НАНЕСЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЁНОК

контакта требуемого типа к областям различного типа проводимости элементов ИМЭ:

- выпрямляющий контакт (контакт Шоттки);
- невыпрямляющий (омический) контакт.
2. Формирование электрических соединений элементов ИМЭ в требуемой последовательности, т.е. формирование электрической разводки ИИЭ.
3. Обеспечение микромонтажа кристалла ИМЭ, т.е. тонкопленочные слои должны допускать подсоединение внешних выводов к контактным площадкам кристалла ИМЭ пайкой или микросваркой.

Перенос частиц к подложке;
3. Конденсация частиц с образованием тонкопленочных слоев

на обрабатываемой поверхности.

в вакууме классифицируются по способу генерации потока частиц.
В технологии

ИИЭ используют три метода нанесения тонких пленок:
- термическое испарение;
- химическое осаждение из газовой фазы;
- ионное распыление.

атомарных пучков,которые создаются в результате испарения нагревом напыляемого материала.
Испаряемые

в высоком вакууме атомы разлетаются над разогретой поверхностью испарителя, и часть из них конденсируется на поверхности обрабатываемых подложек, образуя покрытие.
В зависимости от способа нагрева материала различают: резистивное испарение (РИ), электронно – лучевое испарение (ЭЛИ), лазерное испарение (ЛИ) или индукционное испарение (ИИ).

Ван–дер–Ваальса и начинает мигрировать по поверхности в поисках потенциальной ямы.

2. Множество мигрирующих по подложке атомов сливается друг с другом, образуя островковую структуру.
3. По мере дальнейшего поступления атомов отдельные островки начинают соединяться, и приобретает сетчатую структуру.
4. Затем структура превращается в сплошную, после чего пленка начинает расти по толщине.

ограничивающая труба;
5—испаритель

герметизируется и откачивается до давления не хуже 5×10-4 Па.
2.

Подложки 3 нагреваются с помощью нагревателя 2 до температуры ~ 300 °С.
3.Вещество в испарителе 5 нагревается до высокой температуры, при которой происходит его интенсивное испарение.
Поток пара на подложки перекрыт заслонкой 1 и ограничивающей трубой 4.
4. Открывается заслонка 1, частицы в виде атомов или молекул свободно распространяются в вакуумной камере от испарителя и, достигнув подложки 3, конденсируются на ней.
5. По достижении заданной толщины плёнки (либо заданного времени процесса) заслонка закрывается, испаритель отключается.
6. Подложки охлаждаются до заданной температуры.
7. Производится напуск азота в камеру. Затем подложки выгружаются.

током испарителя,
ЭЛИ – ускоряющим напряжением и током электронного луча,
ЛИ –

мощностью энергии лазерного излучения
ИИ – мощностью ВЧ-индуктора,
- взаимным расположением спарителя и подложки,
Адгезия пленки - температурой подложки, Чистота плёнки - давлением остаточных газов в камере.

процессов в высоком вакууме).
Недостатки:
- слабая адгезия пленки к подложке;
-

трудность получения пленок тугоплавких металлов и сплавов.
-ограниченный ресурс непрерывной работы испарителя.

посредством градиента потенциала и бомбардировку эти-
ми ионами мишени или катода.

За счёт передачи ионами импульса поверхностные атомы материала мишени распыляются и переносятся на подложки, где происходит рост плёнки.

распылительная система.

3 – 5 кВ;
Расстояние мишень-
подложка

3 – 5 см;
Скорость нанесения
плёнок ~ 0,5 нм/с.
Между катодом и анодом
поддерживается тлеющий
разряд. Ионы генерируются
ударной ионизацией элек-
тронами, эмиттированны-
ми катодом в результате
термоэлектронной эмис-
сии. Ионы ускоряются элек-
трическим полем и бомбар-
дируют подложку

Разогрев подложки электронами (~ 350 °С);
- Низкая скорость напыления.

электронов с термокатода. Ионы вытягиваются электрическим полем
анод – катод

и ускоряются
потенциалом мишени
Параметры процесса
Давление Ar: 0,1 – 1,0 Па;
Потенциал катода - мишени: - (1,5–3) кВ;
Потенциал анода: 50 – 150 В;
Скорость нанесения
плёнок : 1 - 2нм/с.

поддерживаемый термоэлектронной эмиссией с катода, нагреваемого бомбардирующими ионами аргона. В

скрещенном электрическом и магнитном поле электроны прижимаются к поверхности мишени, многократно ионизируя атомы аргона.

0,01 – 1 Па
Напряжённость магнитного

поля 0,02 – 0,05 Тл
Напряжение разряда 300 – 700 В
Скорость нанесения плёнок 100 – 200 нм/с

ионы создают на поверхности мишени положительный заряд. Для нейтрализации данного

заряда на мишень подают ВЧ переменный потенциал. Во время отрицательного по-лупериода мишень притяги-вает ионы, осуществляю-щие ее распыление. Во вре-мя положительного полупе-риода мишень притягивает электроны, которые нейтрализуют положительный заряд ионов.

1 – экран, 2 – катод, 3 – ионы,
4 – плазма, 5 – электроны,
6 – молекулы.

получают подбирая материал распыляемой ми
шени и рабочий газ. Для получения

оксидов и нитридов в рабочий газ добавляют дозированное количество кислорода и азота соответственно.
Химическая реакция может протекать как на подложке, так и на поверхности мишени. В отсутствие аргона реакции протекают на мишени. Для протекания реакции на подложке количество реактивного газа не должно превышать 10 %.
Подача реактивного газа может осуществляться отдельно либо в смеси с аргоном.

в тепловой реактор летучих соединений металлов (в основном галогенидов) в

смеси с водородом. При протекании соответствующих химических реакций на поверхности под-
ложки образуется пленка чистого металла:
WF6 → W + 3F2;
WF6 + 3H2 → W + 6HF;
2MoCl5 + 5H2 → 2Mo + 10HCl;
2TaCl5 + 5H2 → 2Ta + 10HCl;
TiCl4 +2H2 → 2Ta + 10HCl.

в реакторе (10 – 100 Па);
Время процесса осаждения;
Расход реагентов.

подложки);
- простота оборудования;
- возможность одновременного нанесения на большое количество подложек.
Недостатки:
-

высокая температура процесса;
- загрязнение пленки атмосферой реактора.

WF6(г) + 3H2(г) → W(тв) + 6HF(г);
Окисление: SiH4(г) + 4N20(г)

→ Si02(тв) + 4N2(г) + 2H20;
Гидролиз: Аl2Сl6(г)+ЗС02(г)+ЗН2(г)→Аl203(тв)+6НСl(г)+ЗСО(г);
Аммонолиз: 3SiH2CI2(г)+4NH3(г)→ Si3N4(тв) + 6H2(г) + 6HCI(г);
Образование
карбида: TiCI4(г) + CH4(г) → ТiC (тв) + 4HCI(г);
Диспропорционирование: 2GeI2(г) → Ge(тв) + GeI4(г);
Металлоорганическая: (CH3)3Ga(г) +AsH3(г) →GaAs(тв)+3CH4(г);
Химический перенос:
6GaAs(тв)+6HCl→As4(г)+As2(г)+6GaCl(г) + 3H2(г).

плёнок;
- низкая температура процесса;
- высокая скорость осаждения;
- высокая производительность и

низкая себестоимость процесса.