загрузка...
 
5.2 Реактивне розпилення
Повернутись до змісту

5.2 Реактивне розпилення

Забруднення плівок металів домішковими атомами є одним із головних недоліків іонного розпилення. Проте в деяких випадках є бажаним одержання хімічних сполук металу та газу. Тому хімічно активний газ (N2, O2, H2 та ін.) можна спеціально вводити в установку для одержання

 

Рисунок 1.13 - Залежність концентрації атомів аргону в плівках нікелю від тиску

потрібної сполуки (SіO, TaO, Ta2O5, Cu2O, TaN, SіN та ін.). Такий метод конденсації плівок одержав назву реактивного розпилення.

Вузлове питання реактивного розпилення полягає у визначенні тієї частини вакуумної камери, в якій відбувається реакція:

реакція відбувається в газовому середовищі;

хімічно активний газ утворює шар окислів, нітридів та сульфідів на поверхні катода (мішені), після чого молекули цієї сполуки розпиляються;

реакція відбувається безпосередньо на підкладці.

Експериментальні результати свідчать на користь останнього механізму, хоча інколи спостерігається інший механізм.

Залежно від умов розпилення можна одержувати різні хімічні сполуки. У роботах Г.Перні з колегами було показано, що конкретний тип сполуки залежить як від процентного вмісту активного газу, так і від параметра конденсації, який назвивать зведеним полем, що визначається за співвідношенням

Е* = Uк  ( l pr )-1,                               (1.14)

де Uк  - напруга на катоді; l - відстань катод-анод; pr - тиск реактивного газу. На рисунку 1.14 на прикладі конденсатів міді показано, як залежить їх фазовий склад від величини Е* та концентрації кисню в атмосфері розпилення (Ar+O2).

 

Рисунок 1.14 - Фазова діаграма для конденсатів міді в координатах зведене поле - концентрація кисню

Для пояснення того факту, що при великих концентраціях кисню утворюється не CuO, а Cu2O, Г.Перні запропонував феноменологічну теорію, згідно з якою утворення матеріалу плівки відбувається в газовій фазі на дуже малій відстані від підкладки (цей приповерхневий шар він назвав "віртуальною" тонкою плівкою). У зв'язку з тим, що енергія зв'язку Ев атомів Cu і Cu більша порівняно з атомами Cu і O, то під час бомбардування плівки CuO нейтральними атомами чи іонами в ній буде зменшуватися саме концентрація кисню, що й зумовить утворення Cu2O. Але в рамках цієї концепції залишається незрозумілим, чому при тих самих концентраціях кисню, але при більших значеннях Е*, утворюється CuO. Таким чином, роль зведеного поля залишається і досі незрозумілою.

Насамкінець підкреслимо, що зведене поле принципово не відрізняється від іонного. До того ж зауважимо, що поряд із розглянутими методами конденсації плівок було розроблена велика кількість інших. Назвемо деякі з них. Наприклад, метод високочастотного розпилення був розроблений у зв'язку з тим, що у звичайній системі іонного розпилення на постійному струмі не можна одержати плівки із діелектриків. Це обумовлено тим, що на поверхні діелектричної мішені швидко утворюється поверхневий заряд позитивних іонів, який перешкоджає подальшому іонному бомбардуванню. Широке застосування мають хімічні методи осадження плівок, такі як анодування, полімеризація, термічне вирощування, осадження з парової фази тощо.



загрузка...