Книга: Берлин Е. В., Сейдман Л. А. «Получение тонких пленок реактивным магнетронным распылением»

Серия: "Мир материалов и технологий"

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 нанесение покрытий. В книге обобщено современное состояние этого процесса, приведена обширная библиография.
Представлено подробное описание физических процессов, протекающих во время реактивного магнетронного нанесения, и следующих из них технологических особенностей магнетронного нанесения. Особое внимание уделено способам управления процессами реактивного магнетронного нанесения тонких плёнок, обеспечивающих стабильность и воспроизводимость как самого процесса нанесения, так и свойств получаемых пленок.
Описаны изменения состава и структуры получаемых пленок и их зависимость от параметров процесса нанесения. Приведена широкая номенклатура получаемых этим способом пленок сложного состава.
Рассмотрены модификации этого процесса, различающиеся используемыми источниками питания: постоянного тока, среднечастотных импульсов, импульсов большой мощности и ВЧ. Даны практические рекомендации по освоению известных и разработке новых процессов получения пленок сложного состава методом реактивного магнетронного распыления.
Книга рассчитана на специалистов, занимающихся исследованием, разработкой и изготовлением различных изделий электронной техники и нанотехнологии, совершенствованием технологии их производства и изготовлением специализированного оборудования. Она также будет полезна в качестве учебного пособия для студентов старших курсов и аспирантов соответствующих специализаций.

Содержание:

Сведения об авторах...... 6 Введение. Особенности реактивного магнетронного распыления...... 7 Глава 1. Причины нестабильности реактивного распыления...... 8 1. 1. Два стабильных состояния мишени в процессе реактивного распыления...... 8 1. 2. Поглощение реактивного газа растущей пленкой химического соединения...... 13 1. 3. Переходы между двумя стабильными состояниями мишени...... 15 1. 4. Данные о коэффициентах распыления окислов и нитридов на поверхности мишени...... 23 Глава 2. Механизмы взаимодействия реактивного газа с поверхностью мишени...... 27 2. 1. Хемосорбция во время реактивного магнетронного распыления...... 27 2. 2. Ионная имплантация атомов реактивного газа в мишень...... 30 2. 3. Соотношение влияния двух механизмов окисления...... 35 Глава 3. Стабилизация и управление реактивным разрядом с помощью внешних по отношению к разряду устройств контроля...... 40 3. 1. Контроль по парциальному давлению реактивного газа...... 40 3. 2. Контроль реактивного процесса по парциальному давлению паров распыляемого материала, оцененному по их оптическому излучению...... 51 Глава 4. Изменение электрических параметров реактивного разряда при изменении состояния поверхности мишени...... 60 4. 1. О корреляции электрических параметров реактивного разряда и величины парциального давления реактивного газа...... 60 4. 2. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании нитридов на поверхности мишени...... 63 4. 3. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании окислов на поверхности мишени...... 66 4. 4. Немонотонное изменение сопротивления разряда при росте концентрации реактивного газа...... 71 4. 5. Изменение сопротивления реактивного разряда при образовании оксинитридов, карбидов и других соединений на поверхности мишени...... 79 Глава 5. Стабилизация процесса реактивного магнетронного распыления по электрическим параметрам разряда...... 81 5. 1. Особенности вольтамперных характеристик реактивного магнетронного разряда при фиксированном потоке реактивного газа...... 81 5. 2. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией напряжения разряда и контролем напуска газа по току разряда...... 92 5. 3. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией тока разряда и управлением напуском реактивного газа по напряжению разряда...... 96 5. 4. Стабилизация и управление реактивным импульсным разрядом по величине циркулирующей мощности...... 106 Глава 6. Достижение долговременной стабильности процесса реактивного магнетронного распыления...... 112 6. 1. Компенсация влияния увеличения глубины эрозионной канавки...... 112 6. 2. Учет влияния изменения со временем других параметров процесса...... 124 Глава 7. Влияние температуры мишени на процесс реактивного распыления...... 129 7. 1. Получение пленок реактивным магнетронным нанесением из не охлаждаемой мишени...... 129 7. 2. Получение пленок реактивным магнетронным нанесением из расплавленной мишени...... 141 Глава 8. Влияние температуры подложки на скорость роста и состав пленки в реактивном процессе...... 144 Глава 9. Особенности проведения, контроля и стабилизации реактивного HiPIMS-процесса...... 148 9. 1. Особенности проведения реактивного HiPIMS-процесса...... 148 9. 2. Способы контроля и стабилизации реактивного HiPIMS-процесса...... 157 9. 3. Повышение эффективности реактивного HiPIMS-процесса и его стабилизация путем применения комбинированного реактивного разряда, созданного суперпозицией HiPIMS-импульсов с СЧ-импульсами или постоянным током...... 175 Глава 10. Альтернативные способы устранения гистерезиса из характеристик реактивного процесса...... 181 10. 1. Увеличение скорости откачки...... 181 10. 2. Уменьшение скорости нанесения...... 182 10. 3. Уменьшение площади мишени...... 182 10. 4. Разделение объемов распыления мишени и нанесения пленки с раздельным напуском аргона и реактивного газов...... 186 10. 5. Разделение по времени периодических процессов нанесения пленки и ее химической реакции с реактивным газом...... 191 10. 6. Импульсная подача реактивного газа...... 192 10. 7. Добавление второго реактивного газа...... 194 Глава 11. Некоторые способы повышения эффективности процессов реактивного нанесения тонких пленок...... 200 11. 1. Повышение степени активации частиц реактивного газа вблизи подложки...... 200 11. 2. Повышение коэффициента распыления мишени легированием ее тяжелыми элементами...... 218 11. 3. Получение окисных пленок из керамических не окисных мишеней...... 229 Глава 12. Заключительная...... 232 12. 1. Преимущества метода реактивного магнетронного нанесения по сравнению с другими методами получения тонких пленок сложного состава...... 232 12. 2. Рекомендуемый порядок практических действий при постановке процесса реактивного магнетронного распыления...... 235 12. 3. Особенности проведения, контроля и стабилизации реактивного HiPIMS процесса...... 240 Литература...... 242

Издательство: "Техносфера" (2014)

ISBN: 9785948363691