химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

таллов требуется выдерживать соотношение компонентов сплава одинаковым по всей толщине слоя. Слои из сплава наносят либо методом многотигельного испарения, либо из одного тигля. При многотигельном испарении компоненты испаряются порознь, каждый из своего тигля, а конденсируются они на подложке совместно. При однотигельном испарении поток пара создается и конденсируется, имея тот же состав, который требуется для покрытия.

Рассмотрим процесс многотигельного испарения на примере бинарного сплава, образующегося из компонентов А и В, находящихся в разных тиглях. Над обоими тиглями устанавливаются потоки пара со скоростями испарения GA и GB. Если тигли расположены друг от друга на расстоянии /, малом по сравнению с расстоянием L между подложкой и тиглями, то возникает обширная область, в которой поток пара содержит оба компонента. Из-за зависимости плотности потока пара от направления поддерживать постоянное соотношение между компонентами можно только на ограниченном участке поверхности подложки. Если коэффициент конденсации для обоих компонентов равен 1, т. е. доля компонента В в слое Хв та же, что в паре Хв", то связь параметров испарения с долей Хь" определяется выражением

SbGb/(SaGa)=XbI(1-Xb) ,

в котором содержания компонентов даны в массовых долях, так что Хв"-\-Ха"=1; Sa и SB — площади поверхностей испарения.

Если принять, что скорости испарения и площади поверхностей постоянны и /????/^?? ~ 2?????/???·

При изменении температуры всего на 10 К доля никеля в паре изменяется на 10%. Поэтому для получения покрытий из сплавов

235

с неизменным составом методом многотигельного испарения требуется высокая стабильность скоростей испарения, что, в свою очередь, определяет необходимость поддержания с. высокой точностью постоянства температуры в испарителях.

Многотигельное испарение для получения покрытий из сплавов применяют в том случае, если испаряемый материал трудно или невозможно приготовить в том же составе, который должен быть у покрытия, что не дает возможности применить однотигельное испарение. Смешение компонентов в паровой фазе целесообразно производить тогда, когда давления паров компонентов отличаются друг от друга на несколько порядков. Кроме того, такое смешение применяют, если доля одного из компонентов в слое должна быть небольшой.

Однотигельное испарение сплавов. Для предсказания состава покрытия, которое получится при использовании метода одноти-гельного испарения, следует принять допущение о справедливости закона парциальных давлений Рауля и применимости уравнения Лэнгмюра с учетом термодинамических свойств сплава. Это позволяет рассчитать состав покрытия исходя из состава расплава в испарителе. Парциальное давление паров над расплавом определяет закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества:

bPB/PB=SA,

где АРв=Рв°—Рв, Рв° — давление насыщенного пара над чистым растворителем; Pb = SbPb°— парциальное давление паров растворителя над расплавом; SA — CAl (СА + СВ), здесь СА, Св — концентрация атомов Л и S в расплаве. Сумма мольных долей 5а + 5в=1.

Определим соотношение между массовой долей вещества А в расплаве и в осаждаемом на подложке слое. Массовая доля

хА=МА/(МА+Мв),

где Ма и Мв — массы компонентов в расплаве.

Обозначим массовые доли компонента А в расплаве Ха, в парах — Ха". Будем считать, что составы пара и осаждаемого слоя идентичны, т. е. коэффициенты конденсации для веществ А к В равны 1—все молекулы конденсируются.

Давление пара над расплавом Рав складывается из парциальных давлений компонентов: Рав= Ра-\-Рв. Отношение скоростей испарения

Ga = ? a i/m77_sapa ?/?~? Gb Pb * ??„? SBP°B у MaB '

Кроме того, отношение скоростей равно отношению массовых долей в парах, а значит ? покрытии:

Оа!0в = Ха/хв.

236

Отношение массовых и мольных долей, согласно гл. 5,

x'aJxb=S'aMa/(S'bMb) . Учитывая это, получим

ХА _ ХА М„В РА ЛГЖ^А ХВ хв М«А Р% МпВ

ИЛИ

х А _ ХА

\-х'А \-х'А

откуда

х'А=х'Аа ABf[ 1 — х'А (1 — аАВ)],

где аАВ—(РА/Р°в)???1??[??? —коэффициент испарения сплава. Зависимость хА" (??') позволяет определить изменение состава осаждаемого при испарении слоя по сравнению с составом исходного расплава. При ссав=1 испарение происходит конгруэнтно, т. е. составы конденсата и расплава одинаковы. При аАв>1 доля компонента А в слое выше, чем в расплаве, и в процессе испарения расплав обедняется компонентом А. Если алв<1, то расплав обедняется компонентом В. В общем случае при однотигельном испарении алвФХ, поэтому со временем происходит изменение составов расплава и конденсата. При технологических применениях способа требуется вести процесс так, чтобы соотношение компонентов в слое оставалось постоянным. Если доля компонента ? в расплаве в точности соответствует требуемой доле в конденсате, то поддерживать процесс испарения в таком желательном режиме можно, подпитывая расплав испаряемым материалом. Чтобы процесс однотигельного испарения был стационарным, подпитывающий расплав или материал должен иметь точно такой же состав, который нужно получить в покрытии.

Конденсация пара на подложке. Начальный рост пленок в вакууме состоит из трех этапов: конденсация атомов пара на подложке, образование многоатомных зародышей и превращение зародышей в большие агрегаты. Адсорбированные атомы мигрируют по поверхности и при столкновении друг с другом образуют скопления, в которых действуют междуатомные силы связи, определяемые энергией конденсации, поэтому такие агрегаты (дублеты, триплеты и др.) обладают повышенной стабильностью. При малых размерах агрегатов отношение их поверхности к объему велико, поэтому велика их поверхностная энергия, что обусловливает увеличение давления пара над поверхностью и вызывает диссоциацию скопления. Существует критический размер скоплений, при котором их устойчивость минимальна. Добавление атома -к такому критическому скоплению (зародышу) приводит к его

237

стабилизации, и зародыш приобретает тенденцию к росту. Удаление одного атома вызывает распад критического зародыша.

Кроме адсорбции, приводящей к окончательному оседанию атома паровой фазы на подложке, может происходить отражение атома сразу после удара и его реиспарение через некоторое время после адсорбции. Вероятность испарения атомов с подложки тем больше, чем выше ее температура и ниже температура испарения веществ. Для каждого вещества существует критическая температура подложки, выше которой атомы молекулярного потока полностью отражаются от подложки. Энергия теплового движения, которую атомы приобретают от подложки, превышает энергию их связи с поверхностью, миграция оказывается незначительной, скопления не образуются, и атомы испаряются с подложки. Увеличение плотности молекулярного потока приводит к тому, что атомы, испаряющиеся с подложки, захватываются частицами молекулярного потока и, вновь осаждаясь на подложке, образуют ядра конденсации. Кроме того, с увеличением плотности потока уменьшается длина пути, необходимая мигрирующим атомам для объединения в критические зародыши.

§ 11.2. Катодное распыление материалов

Тлеющий разряд. Для образования ионов, используемых при бомбардировке поверхности распыляемой мишени, между анодом и катодом в вакуумной камере создают тлеющий разряд. Он характеризуется наличием двух основных областей: небольшой по протяженности прикатодной, в которой сосредоточено основное падение потенциала, называемое катодным падением потенциала, и области столба разряда, представляющей собой сильно ионизированный газ — плазму с высокой проводимостью и поэтому с малым падением потенциала. При сближении электродов анода и катода в первую очередь уменьшается протяженность положительного столба разряда. Электроны могут выходить из катода под действием фотоэмиссни. Для увеличения плотности эмиссии электронов применяют термоэмиссионные катоды. В сильном электрическом поле катодного падения потенциала электроны набирают энергию, определяемую напряженностью электрического-поля и их подвижностью в данной области. Возбуждение молекул газа при столкновении с электронами вызывает появление свечения, а ионизация ведет к образованию положительных ионов газа. Ионы устремляются к мишени, на которую подан отрицательный потенциал относительно плазмы разряда, и распыляют ее.

Механизм распыления. Явление физического распыления обусловлено передачей ускоренным ионом атому мишени энергии, превышающей пороговую энергию смещения, последующим перемещением атома в направлении к поверхности мишени и вылетом из нее. Основным механизмом катодного распыления является процесс передачи импульса либо путем непосредственного хтолкно-

238

вения ускоренного иона с атомом мишени, либо путем ряда вторичных столкновений первично смещенных атомов. Очевидно, что при нормальном падении ионного пучка на мишень распыление может происходить только при последовательных вторичных столкновениях. Физическое распыление вещества количественно характеризуется коэффициентом распыления К (ат/ион)—числом атомов, выбиваемых из мишени одним падающим на нее ионом. Коэффициент распыления является величиной статистической и определяется интегральным соотношением:

?=??/?,

где ?/? — число атомов мишени, распыленных с единицы поверхности при облучении ее потоком ионов с дозой N.

Коэффициент распыления. Коэффициент распыления определяется характером атомных столкновений и структурой мишени. Выражение для коэффициента распыления изотропных мишеней имеет вид

Ко^а 2(Е/ЕМ)1'2

FEK

(11.1)

Коэффициент Ко зависит от заряда ядра бомба

страница 56
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Аренда домов в Раздорах
Стул барный B-trade ABS109 Istra
курсы по ремонту кондиционеров в г.баку
частотник fc 051 цена

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.02.2017)