Метод магнетронного розпилення - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Методи катодного i iонно-плазмового розпилення матеріалів мають ряд переваг перед методами термічного випаровування у вакуумі, однак їх використання в плівковій технології стримується такими суттєвими недоліками:

Низькі швидкості випаровування;

Високі робочі напруги, що призводять до інтенсивного нагріву пiдкладинок i появи радіаційних дефектів у плівках;

Високі робочі тиски інертного газу i забруднення атомами газу одержаних плівок.

Спроби усунути ці недоліки призвели до розвитку i створення більш вдосконалених систем розпилення, зокрема магнетронних розпилювальних систем (МРС). МРС відносяться до систем розпилення дiодного типу, в яких розпилення речовини здійснюється за рахунок бомбардування мішені iонами інертного газу, а плазма розряду локалізується магнітним полем безпосередньо біля розпилювальної мішені.

Принципова схема МРС зображена на рис. 2.8. Основними елементами системи є катод (мішень), анод i магнітна система. Характерна особливість МРС - наявність замкнутого кільцеподібного магнітного поля біля розпилювальної поверхні мішені, яке дозволяє локалізувати плазму розряду безпосередньо біля мішені. Силові лінії магнітного поля замикаються у вигляді дуг між полюсами магніту. Поверхня мішені, розміщена між входом i виходом силових ліній, інтенсивно розпилюється i має вигляд замкнутої доріжки, геометрія якої визначається формою полюсів магнітної системи.

При прикладанні постійної електричної напруги між мішенню (від'ємний потенціал) i анодом (додатній або нульовий потенціал) виникає сильне електричне поле i збуджується аномальний тліючий розряд. Емiтованi з катоду під дією іонного бомбардування електрони захоплюються магнітним полем, їм надається складний циклоїдальний рух по замкнених траєкторіях вздовж поверхні мішені.

Рис. 2.8. Схема i принцип дiї магнетронної розпилювальної системи:

    1 - катод-мiшень; 2 - магнiтна система; 3 - анод; 4 - силові лiнiї магнiтного поля; 5 - траєкторія руху електронів; 6 - зона розпилення; 7 - межі зони розпилення; 8 - джерело високої напруги.

Електрони знаходяться в пастці, яка створюється з одного боку магнітним полем, що повертає електрони на катод, а з другого - поверхнею мішені, яка відштовхує електрони. Таким чином, основна частка енергії електрона, одержаної від електричного поля, використовується на багаторазову iонiзацiю i збудження атомів інертного газу, що значно збільшує інтенсивність іонного бомбардування мішені i швидкість розпилення [10].

МРС характеризується суттєвими перевагами перед звичайними системами розпилення, а саме:

    - високими швидкостями осадження матеріалів (до 60 нм/с при робочих напругах 500 В, тобто на два порядки вище звичайних); - низькими тисками робочого газу (0.1 - 1.0 Па, тобто на порядок нижче звичайних); - низьким радіаційним впливом на плівку i відсутністю перегріву підкладки, що дає змогу осаджувати плівки на нетермостійкі підкладки; - висока чистота одержаних плівок; - простота i надійність конструкції технологічного обладнання.

Похожие статьи




Метод магнетронного розпилення - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС

Предыдущая | Следующая