Физико-химические основы технологии электронных средств. Конспект лекций, страница 17

2.  Отработанные методы контроля толщины пленки в процессе её напыления;

3.  Метод не требует высокой квалификации обслуживающего персонала.

2. Ионно-плазменное распыление:

Катод- таблетка, спрессованная из распыляемого материала.

Предварительно из под колпака откачивается воздух  мм. рт. ст. Затем через другой клапан напускается аргон и создается давление  мм. рт. ст. С точки зрения физики процесса существуют две установки: принцип самостоятельного тлеющего разряда; принцип несамостоятельного дугового разряда.

Самостоятельным разрядом называют разряд, который продолжается после снятия воздействия внешнего ионизатора. Несамостоятельный разряд прекращается после снятия внешнего ионизатора.

Рабочей средой является аргон,  не вносящий искажений в химический состав напыляемого материала. В газе наряду с нейтральными атомами и молекулами всегда присутствуют положительно заряженные ионы и электроны. При приложении разности потенциалов между анодом и катодом в пролетном пространстве начинается направленное движение заряженных частиц, поток электронов к аноду, а ионов к катоду. Если разность потенциалов достаточно высока, то электроны при своем движении к аноду ионизируют атомы аргона, в результате появляются новые ионы и электроны и при достаточной разности потенциалов, ионы достигают таких значений энергии, что они способны выбивать с поверхности катода атомы распыляемого материала.

Существует два механизма образования пленки:

1.  За счет нейтральных атомов распыляемого материала попадающих на поверхность подложки.

2.  Электростатический механизм оседания на поверхности подложки положительно заряженных ионов.

Поток электронов, идущий к поверхности столика анода, попадает на открытую поверхность столика, а часть электронов неизбежно попадает на поверхность подложки (изготовленной из изолирующего материала), за счет этого на поверхности скапливается отрицательный потенциал порядка 100В, а в это время ионы бомбардирующие поверхность катода достигают таких значений энергии, что могут выбивать с поверхности катода нейтральные атомы и ионизировать их, возникают положительные ионы атомов распыляемого материала. Поток этих ионов устремляется к поверхности подложки за счет сил электростатического притяжения. В результате положительные ионы вбиваются в поверхность подложки, в результате адгезия возрастает.

Основным параметром процесса является коэффициент распыления. Коэффициент распыления равен числу выбитых с поверхности катода атомов приходящихся на один ион, упавший на мишень.

Достоинства метода:

1.  Возможность получения пленок строго стехиометрического состава из сплавов и сложных химических соединений;

2.  Высокая адгезия пленок к поверхности подложки;

3.  В методе нет жестких требований по качеству очистки подложки.

Недостатки метода:

1.  Катод, то есть напыляемый материал, является элементом газоразрядной цепи. Он должен обладать высокой электропроводностью, то есть невозможно получать пленки из диэлектрических материалов, этот недостаток устраняется путем применения реактивного катодного распыления, в этом случае в аргон добавляют в небольшом количестве химически активные газы или используют чистые газы . 

2.  Некоторая загрязненность пленок из-за низкого вакуума.

3.  Меньшая по сравнению с методом термовакуумного напыления скорость напыления.

4.  Сложность контроля процессов.

3. Электрохимическое осаждение:

Было разработано в 19 веке, используется в машиностроении для нанесения гальванических покрытий. Рабочей средой является жидкость, характер процессов сходен с ионно-плазменным напылением, так как плазма и электролит квазинейтральная смесь ионов и нейтральных атомов или молекул.

В микроэлектронике электрохимическое осаждение дополняет термовакуумное, ионно-плазменное напыление и сочетается с ними.