Термическое испарение

Cтраница 2

Методом термического испарения в вакууме создают в основном пленки фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, фторидов и фторокисей свинца, тория, церия и сульфидов цинка, сурьмы, мышьяка и других элементов. В работах, посвященных исследованию свойств покрытий, получаемых термическим испарением в вакууме, много внимания уделяется повышению их прочности к механическим л химическим воздействиям. При этом тонкие пленки получаются из смесей разнообразных веществ с различной температурой испарения. Испаряемая смесь подается непрерывно микропорциями на испаритель, нагретый выше температуры испарения наиболее тугрплавкого компонента смеси. Микропорция испаряется мгновенно, образуя при конденсации на стекле равномерную пленку, по составу отвечающую исходной смеси. Этим методом могут быть получены пленки из самых разнообразных соединений. [16]

Метод термического испарения имеет разновидности, которые различаются по способу нагрева испаряемого материала. Наиболее простым является испарение с резистивного испарителя, который нагревает испаряемый материал за счет джоулевого тепла. Метод применяется для испарения материалов с температурой испарения до 2000 - 2200 С. Материал резистивного испарителя должен иметь температуру размягчения более высокую, чем температура испарения материала, не вступать с ним в химическую реакцию при высоких температурах. Испаряемый материал не должен диссоциировать при высоких температурах, сплавы и композиции должны иметь близкие друг к другу парциальные давления паров составных материалов при температуре испарения. [17]

Методы термического испарения широко применяют при получении тонкопленочных резистивных структур микроузлов. Высокая, чувствительность тонких пленок к длительному воздействию атмосферы воздуха, неизбежному в реальных условиях производства РЭА, заставляет ограничивать круг исходных материалов. В настоящее время используют только материалы, которые при взаимодействии с атмосферой ( в первую очередь с кислородом и влагой) образуют тонкие поверхностные защитные слои, приостанавливающие развитие взаимодействия. [18]

Помимо термического испарения широко используется метод катодного распыления, позволяющий получать более высокие скорости испарения, а также метод испарения электронным лучом. [19]

Методы термического испарения относятся к группе физических методов разделения и сопровождаются относительно небольшими загрязнениями. В благоприятных случаях ( при существенной разнице в летучсстях основы и примесей) могут быть достигнуты относительные пределы обнаружения 10 - 8 % и менее. Переведением разделяемых веществ с помощью химических реакций в соединения, различающиеся по летучести значительно больше, чем исходные, можно расширить область применения методов селективного испарения. Однако в подобных случаях приходится решать обычные проблемы повышения надежности определений, характерные для химико-спектральных методов. [20]

При термическом испарении распыляемое вещество разогревают в вакууме ( порядка 10 - 3 н / м2 и выше) за счет джоулева тепла испарителя, либо электронным лучом с высокой плотностью энергии. Летящие из испарителя атомы в вакууме подчиняются законам геометрической оптики и осаждаются на подложке, имеющей менее высокую температуру, чем в зоне испарения. Метод вакуумного распыления имеет ряд достоинств: наиболее просто позволяет распылять полупроводники высокой чистоты без их загрязнения; скорость напыления слоев этим методом довольно высока и ее можно регулировать. Наряду с этим, испарение в вакууме не всегда применимо для сильно диссоциирующих соединений, так как при этом на подложке могут быть получены слои, отличные по составу от распыляемого вещества. [21]

Схема взаимодействия. [22]

При термическом испарении подложка дополнительно нагревается из-за радиационного излучения испарителя, а также вследствие выделения скрытой теплоты фазового перехода, высвобождающейся в процессе конденсации паров вещества. В процессе напыления при больших скоростях испарения температура пленки возрастает на десятки и даже на сотни градусов по сравнению с начальной температурой подложки. [23]

При термическом испарении обычно используется трехтемпера-турный метод, при котором независимо задаются температуры подложки и двух испарителей, содержащих соответственно металл и халькоген. Температуру испарителей выбирают так, чтобы в паровой фазе концентрация обоих компонентов соответствовала стехиометрии соединения. [24]

При термическом испарении на формирование конденсата и степень его неравновесности оказывают влияние лишь комплексный состав пара [9] и кинетическая энергия молекул, попадающих на подложку. При использовании разных методов термического испарения соединений важное значение имеют также степень диссоциации и изменение состава пара по сравнению с составом шихты. [25]

При термическом испарении в вакууме 1 3 - 10 - 2 - - 1 3 - 10 - 3 Па, а также при реактивном катодном распылении происходит заметное окисление Сг и Si. В частности, появляются окислы SiO и SiO2, пленки которых обычно образуют прослойки между зернами с более высокой электропроводностью. [26]

Геометрия ступеней термического испарения реагирует на самые грубые неоднородности кристаллических зерен; так, ступени искривляются у границ зерен и возле крупных включений. Сделать какие-либо заключения о тонкой структуре кристаллических зерен по форме ступеней испарения в данное время не представляется возможным. [27]

Достоинствами метода термического испарения являются высокая чистота технологического процесса, возможность нанесения тонких проводящих пленок из металлов, сплавов и комбинированных ( одновременным испарением нескольких металлов или сплавов), а также использования масок для получения различной конфигурации напыляемых пленок. Недостаток этого метода - непроизводительные потери дефицитного испаряемого материала, который осаждается на всех поверхностях рабочей камеры. [28]

В методах термического испарения в вакууме конденсацию стараются вести как можно медленнее, поддерживая высокую температуру подложки. [29]

Наряду с термическим испарением в вакууме в последние годы получило распространение катодное распыление, при помощи электронного и ионного пучков и электронной бомбардировки. [30]

Страницы: 1 2 3 4