Обложка Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Получение тонких пленок реактивным магнетронным распылением
Id: 280270
1999 руб.

Получение тонких пленок реактивным магнетронным распылением. Изд. 2, испр. и доп.

URSS. 2022. 316 с. ISBN 978-5-9710-9680-1.
Белая офсетная бумага

Аннотация

Настоящая книга представляет собой подробное справочное руководство по физическим основам, технологическим особенностям и практическому применению процесса реактивного магнетронного нанесения тонких пленок сложного состава, представляющих собой химические соединения металлов или полупроводников с азотом, кислородом или углеродом. Этот процесс уже широко распространен в электронной промышленности и в других отраслях, где используется... (Подробнее)


Содержание
Оглавление3
Введение Особенности реактивного магнетронного распыления8
Глава 1. Причины нестабильности реактивного распыления10
1. Два стабильных состояния мишени в процессе реактивного распыления10
2. Поглощение реактивного газа растущей пленкой химического соединения16
3. Переходы между двумя стабильными состояниями мишени18
3.1. Неуправляемые (самопроизвольные) переходы реактивного разряда из одного предельного состояния в другое18
3.2. Управляемые переходы реактивного разряда из одного предельного состояния в рабочий режим28
4. Данные о коэффициентах распыления окислов и нитридов на поверхности мишени29
Глава 2. Механизмы взаимодействия реактивного газа с поверхностью мишени33
1. Хемосорбция во время реактивного магнетронного распыления33
2. Ионная имплантация атомов реактивного газа в мишень36
3. Соотношение влияния двух механизмов окисления43
Глава 3. Стабилизация и управление реактивным разрядом с помощью внешних по отношению к разряду устройств контроля49
1. Контроль по парциальному давлению реактивного газа49
1.1. Контроль по показаниям вакуумметра50
1.2. Контроль с помощью масспектрометра51
1.3. Контроль по оптическому излучению частиц реактивного газа в плазме56
1.4. Контроль с помощью λ-датчика61
1.5. Контроль с помощью ОЭС датчика Пеннинга62
2. Контроль реактивного процесса по парциальному давлению паров распыляемого материала, оцененному по их оптическому излучению64
Глава 4. Изменение электрических параметров реактивного разряда при изменении состояния поверхности мишени74
1. О корреляции электрических параметров реактивного разряда и величины парциального давления реактивного газа74
2. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании нитридов на поверхности мишени78
3. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании окислов на поверхности мишени81
4. Немонотонное изменение сопротивления разряда при росте концентрации реактивного газа88
5. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании оксинитридов, карбидов и других соединений на поверхности мишени97
Глава 5. Стабилизация процесса реактивного магнетронного распыления по электрическим параметрам разряда100
1. Особенности вольтамперных характеристик реактивного магнетронного разряда при фиксированном потоке реактивного газа100
2. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией напряжения разряда и контролем напуска газа по току разряда114
3. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией тока разряда и управлением напуском реактивного газа по напряжению разряда120
3.1. В ограниченном диапазоне потоков реактивного газа120
3.2. В широком диапазоне потоков реактивного газа124
4. Стабилизация и управление реактивным импульсным разрядом по величине циркулирующей мощности132
Глава 6. Достижение долговременной стабильности процесса реактивного магнетронного распыления138
1. Компенсация влияния увеличения глубины эрозионной канавки138
2. Учет влияния изменения со временем других параметров процесса154
Глава 7. Влияние температуры мишени на процесс реактивного распыления159
1. Получение пленок реактивным магнетронным нанесением из не охлаждаемой мишени159
2. Получение пленок реактивным магнетронным нанесением из расплавленной мишени173
Глава 8. Влияние температуры подложки на скорость роста и состав пленки в реактивном процессе177
Глава 9. Особенности проведения, контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса182
1. Особенности проведения реактивного HiPIMS процесса182
2. Способы контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса193
3. Повышение эффективности реактивного HiPIMS процесса и его стабилизация путем применения комбинированного реактивного разряда, созданного суперпозицией HiPIMS импульсов с СЧ импульсами или постоянным током221
Глава 10. Альтернативные способы устранения гистерезиса из характеристик реактивного процесса228
1. Увеличение скорости откачки228
2. Уменьшение скорости нанесения229
3. Уменьшение площади мишени230
4. Разделение объемов распылениямишени и нанесения пленки с раздельным напуском аргона и реактивного газов233
5. Разделение по времени периодических процессов нанесения пленки и ее химической реакции с реактивным газом239
6. Импульсная подача реактивного газа241
7. Добавление второго реактивного газа243
Глава 11. Некоторые способы повышения эффективности процессов реактивного нанесения тонких пленок250
1. Повышение степени активации частиц реактивного газа вблизи подложки250
2. Повышение коэффициента распыления мишени легированием ее тяжелыми элементами273
3. Получение окисных пленок из керамических не окисных мишеней287
Глава 12. Заключение291
1. Преимущества метода реактивного магнетронного нанесения по сравнению с другими методами получения тонких пленок сложного состава291
2. Рекомендуемый порядок практических действий при постановке процесса реактивного магнетронного распыления295
3. Особенности проведения, контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса300
Литература302

ВВЕДЕНИЕ
ОСОБЕННОСТИ РЕАКТИВНОГО МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ

Нанесение тонких пленок металлов с помощью магнетронного распыления — простой и хорошо известный способ, используемый с семидесятых годов XX века. За прошедшее время с его помощью научились наносить пленки различных сплавов металлов, полупроводников и диэлектриков, используя сложные по составу или конструкции мишени. Следующим этапом развития этого способа стал способ реактивного магнетронного распыления (РМР).

Реактивное распыление — это ионное распыление элементарной (металлической) мишени в среде, содержащей газы, которые вступают в реакцию с материалом мишени, образуя химическое соединение [1]. Поэтому такие газы называются реактивными. Кроме них среда содержит газ, который не реагирует с материалом мишени. Такой газ называется рабочим газом, или плазмообразующим, обычно это инертный газ, чаще всего аргон. Реактивное распыление — частный случай плазмохимической технологии.

Использование магнетронных источников распыления для проведения реактивных процессов нанесения тонких пленок — самый популярный способ осуществления этих процессов. Техника реактивного магнетронного распыления в настоящее время настолько глубоко исследована и усовершенствована, что ее применение не требует высокого искусства от технолога и разработчика напылительного оборудования, позволяя следовать уже установленным рекомендациям. Бытовавшие ранее предрассудки о сложности, неустойчивости и плохой воспроизводимости этого процесса ушли в прошлое. Подавляющее количество недостатков процесса РМР было устранено разработкой источников питания магнетронов, параметры которых отвечают требованиям используемого реактивного разряда. Современная электроника легко справляется с разработкой таких источников питания. При этом конструкция магнетронов для реактивных процессов изменилась незначительно.

Современное состояние техники и технологии реактивного магнетронного распыления (РМР) хорошо рассмотрено в зарубежных обзорах по реактивному распылению, сделанных различными авторами [1–4], и в отечественном издании [107]. В данной книге мы более глубоко обобщим результаты современных работ и ознакомим отечественного читателя с основными преимуществами и особенностями этой технологии.


Об авторах
Берлин Евгений Владимирович
В 1979 г. окончил Воронежский государственный университет по специальности «физика». До 1985 г. работал в Научно-производственном объединении «Электроника». В 1989 г. окончил аспирантуру Научно-исследовательского института вакуумной техники (НИИВТ) им. С. А. Векшинского.

По настоящее время основатель и руководитель нескольких фирм в области вакуумного машиностроения и технологий. Автор шести книг и множества статей и патентов по указанной тематике.

Сейдман Лев Александрович
В 1968 г. окончил Московский институт электронного машиностроения. После окончания института работал в НИИ «Пульсар» до 1995 г. В настоящее время работает там же в должности ведущего научного сотрудника. Диссертацию на соискание степени кандидата технических наук защитил в Ленинградском электротехническом институте (ЛЭТИ) в 1973 г.

Главная область исследований — вакуумные методы получения тонких пленок. Автор и соавтор более 200 печатных работ, шести книг и пятнадцати изобретений.