ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физика образования и структура пленки из "Физико-химические основы производства радиоэлектронной аппаратуры " Выше предполагалось, что все атомы испаряемого вещества, ударившиеся о подложку, на ней остаются. Это наблюдается, однако, только при невысокой температуре подложки, не превышающей некоторую критическую температруру. При температуре выше критической все атомы испаренного вещества отражаются от подложки. [c.47] Критическая температура возрастает с увеличением скорости испарения, т. е. с увеличением плотности молекулярного потока пара, поэтому, кроме понятия критической температуры при данной плотности молекулярного потока, следует ввести понятие критической плотности. [c.47] Критической плотностью молекулярного потока при данной температуре подложки называется такая плотность, ниже которой конденсированная пленка не может быть образована. [c.48] Существование этих критических величин легко объяснить из физики формирования пленки при конденсации в вакууме. Согласно теории адсорбции Френкеля [12] атомы испаренного материала, достигнув поверхности подложки, отдают избыток своей кинетической энергии и удерживаются на поверхности межмоле-кулярными вандерваальсовыми связями. Часть молекул из-за непрочности этих связей десорбируется с поверхности, другая часть, попадая в ямки потенциального рельефа поверхности подложки, где величина энергии связей значительно выше, чем на буграх , остается на подложке и начинает принимать участие в тепловом движении. [c.48] Тепловое движение молекул вещества на поверхности подложки называется миграцией. При миграции появляется возможность столкновения молекул — двух и реже трех между собой. Столкнувшиеся молекулы объединяются под действием вандервааль-совых сил. Итак, образуются дублеты и триплеты. Их труднее десорбировать, чем одиночные молекулы, так как связи их с поверхностью заметно сильнее. Эти образования являются активными центрами при конденсации последующих оседающих молекул. [c.48] Если плотность молекулярного потока мала (мала скорость испарения), то вероятность столкновений при миграции значительно уменьшается и многие осевшие атомы вновь покинут подложку, так же как и в том случае, когда температура подложки будет выше критической, и энергия атомов превысит энергию связи в ямках потенциального рельефа поверхности подложки. [c.48] Для меди, например, критическая температура подложки 575° С, для серебра 600° С и т. д. [12]. [c.48] Дальнейшее осаждение идет на подготовленные дублеты и триплеты, которые в результате протекания собирательной кристаллизации разрастаются в изолированные друг от друга островки-гранулы. При этом образования новых центров кристаллизации не происходит. Этот процесс аналогичен кристаллизации пересыщенных растворов. [c.48] Размеры гранул, которых они достигают до момента слияния, находятся в зависимости от расстояний между расположением первичных центров, что в свою очередь определяется природой испаряемого вещества. Алюминий и хром дают очень мелкую структуру, с гранулами около 2 ммк, так как центры кристаллизации располагаются очень близко друг к другу. Чем реже расположились первичные атомы, тем крупнее будут гранулы. Цинк и кадмий имеют крупные гранулы около 20 ммк, золото занимает промежуточное положение. [c.48] Понятие толщина пленки в данном случае условно, так как гранулы формируются не только в плоскости подложки, но и перпендикулярно к ней, значит приходится говорить о средней толщине. Практически эта толщина вычисляется из веса осажденной пленки или другими косвенными методами. [c.49] Полученная свежеосажденная пленка состоит из множества гранул, в каждой из которых, как в кристаллите, наблюдается определенный порядок в расположении атомов, но общей кристаллической решетки нет. Благодаря миграции атомов вдоль плоскости подложки достигается упорядочение структуры, снижаются значительные внутренние механические напряжения. Миграция облегчается при прогреве пленки, поэтому во время напыления и некоторое время после напыления подложку подогревают, но до температуры ниже критической. При прогреве происходит частичное удаление случайно захваченных атомов газа. [c.49] Значительно искажают структуру оседающего слоя и затрудняют миграцию микронероБности поверхности подложки. При высоте выступов микрорельефа порядка 20 ммк молекулярный поток может даже образовывать тени за выступами рельефа (рис. 17). По этой причине в основном применяют подложки из листового силикатного стекла с высотой неровностей около 1 ммк (отдельные поры все же встречаются диаметром до 10 ммк), тогда как более прочные и удобные в производстве подложки из фотоситалла имеют неровности около 20 ммк (без шлифовки). [c.49] Нельзя забывать, что чрезмерная миграционная подвижность атомов, как, например у серебра, опасна, так как может привести к замыканию серебряного слоя с другим проводящим слоем, отделенным от него изоляционной пленкой, сквозь которую произойдет миграция. [c.49] До настоящего момента нами предполагалось, что подложка идеально чистая, т. е. на ней отсутствуют какие-либо посторонние атомы веществ, занесенных извне. Выполнение этого условия является сложной и ответственной задачей, состоящей из двух этапов. [c.49] Первый этап — очистка перед помещением в вакуумную камеру. Здесь используют чистовые методы обезжиривания, описанные в 2 настоящей главы. [c.49] Удаление этой пленки влаги и остатков органических соединений и микрофлоры производят тлеющим разрядом в начальном периоде откачки, когда остаточное давление составляет примерно мм рт. ст. (см. стр. 18—19). [c.50] Тугоплавкие металлы, обладающие сильным сродством к кислороду (Сг, N1, Со, Т1, 2г, Ре), закрепляются на стекле прочнее, чем благородные металлы, и тем прочнее, чем меньше радиус катиона. [c.51] При выборе материалов для слоев при многослойном нанесении пленок необходимо заботиться об условиях осаждения пленки на пленку. При этом большое значение имеет согласование механических напряжений, возникающих в различных пленках. [c.51] Вернуться к основной статье