Курсовая работа: Методи одержання і вимоги до діелектричних плівок

окисел алюмініюAl₂ O₃ , а також халькогенідні стекла , кварц, вуглеводні, полімери та ряд інших. [2]

Існує ряд методів одержання тонких діелектричних плівок. Багато є також методів змішання, які бувають більш вдосконаленими. У даній курсовій роботі коротко розглянуто такі наступні п’ять методів:

· термовакуумне напилення;

· реактивне іонно-плазмове розпилення;

· термічне окислення;

· анодне окислення;

· хімічне осадження.

В даній роботі також розглянуто переваги і недоліки кожного з цих методів, як залежить тиск, температура та інші чинники на формування тонких діелектричних плівок, також схематично зображено кілька реакторів для різних методів одержання плівок, в яких відбувається осадження плівок, також коротко розглянуто переваги і недоліки таких реакторів.

Після короткого опису методів одержання тонких діелектричних плівок приведені основні вимоги які мають бути накладені при виготовленні діелектричних плівок їх властивостей.

В завершальній частині даної курсової роботи зроблено короткий висновок розглянутих методів одержання діелектричних тонких плівок і вимог до них.

1. Термовакуумне напилення [5]

Одним із найкращих методів одержання діелектричних плівок є термовакуумне напилення.

1.1 Етапи термовакуумного напилення

а) випаровування вихідної речовини;б) перенесення її від випаровувала до підкладки, в процесі якого частинки випаровуваної речовини стискаються з підкладкою, передають їй частину своєї енергії і осідають на ній;в) процеси адсорбції і десорбції;г) поверхнева дифузія адсорбованих частинок і утворення зароків;д) ріст зародків з утворенням гранул;е) зрощення зародків в суцільну плівку;є) ріст суцільної плівки і перекристалізація;ж) орієнтовне нарощування.

В процесі кристалізації тонких плівок по мірі їх росту проходять структурні зміни, які суттєво впливають на кінцеву структуру плівок. Так як і для розгляду тонких металічних плівок, структура діелектричних плівок залежить від швидкості осадження, температури підкладки, стану її поверхні, тиску, складу кінцевих газів.

1.2 Суть методу

Суть даного методу полягає в нагріві речовини у вакуумі до температури, при якій зростає кінетична енергія атомів і молекул достатня для їх виривання від поверхні і розповсюдження її в навколишнє середовище.

В даний час важливу роль відіграє моноокис кремнію. Його одержують напиленням у вакуумі; його типові діелектричні втрати становлять приблизно 0,4%. Є також можливість регулювати парціальний тиск, швидкість осадження, температуру підкладки і обробку після осадження. Точний хімічний склад такої діелектричної плівки визначити не можна.

Напилення двоокису кремнію має певні трудності внаслідок високої температури його плавлення. Випаровування можна здійснювати електронним бомбардуванням. В цьому випадку діелектричні шари по своєму складу близькі до двоокису кремнію. Але принципова різниця є в тому, що коефіцієнт втрат SiO₂ плівок набагато вищий коефіцієнту втрат в таких плівках як SiO. Були зроблені багаточисленні спроби для напилення діелектриків з високою діелектричною проникністю таких як титанат барію. Прямі напилення призводять до часткового розділення окислів, які можна попередити швидким випаровуванням невеликих зерен масивного матеріалу. Інший спосіб заснований на одночасному випаровуванні барію і окислів титану шляхом нагріву їх за допомогою електронного променя. Обидва методи дозволяють отримати плівки з високою діелектричною проникністю (500-1300), але з великими втратами (15% на частоті 1кГц). Були ткож визначені мінімальні значення опору пробою який становить 0,2 мВ ^. см^-1 .

На рис. 1.1 схематично зображена установка для напилення плівок термовакуумним методом.

Рис1.1. Конструкція реактора для термовакуумного напилення.

1 – Газовий потік (в камеру) при гетеруванні; 2 – десорбція газів з нагрітих стінок арматури; 3 – область мінімальної швидкості конденсації на підкладці; 4 – підкладка; 5 – напилена плівка; 6 – газ; 7 – випаровував; 8 – відбивач; 9 – насос.

2. Реактивне іонно-плазмове розпилення

Метод іонно-плазмового розпилення включає в себе реактивне розпилення і розпилення в високочастотних розрядах.

2.1 Суть методу

Суть методу полягає в тому, що мішень із розпилюваного матеріалу бомбардують швидкими іонами газу; при цьому з її поверхні вибиваються атоми, які осаджуються на підкладку, що знаходиться близько до мішені.

Для джерел іонів використовують плазму тліючого розряду, що виникає в атмосфері інертного газу. Склад плазми, енергія іонів і характер процесів взаємодії розпалюваної речовини з плазмою і матеріалом підкладки визначають властивості одержаних тонких діелектричних плівок. За допомогою метода іонно-плазмового розпилення одержують плівки того ж хімічного складу, що і матеріал, який використовують для розпилення.

2.2 Методика розпилення