Химическое осаждение из газовой фазы
Осаждение атомарных слоев (atomic layer deposition)
Необходима подготовительная обработка поверхности подложки с целью придания ей необходимых
хемосорбционных свойств
Основные операции метода:
-термообработка подложки в среде первого реакционного газа для формирования моноатомного слоя одного из компонент осаждаемого соединения;
-очистка камеры от остатков первого реакционного газа и продуктов реакций при помощи инертного газа (аргон, азот);
-термообработка подложки в среде второго реакционного газа для формирования моноатомного слоя другого компонента осаждаемого соединения и придания его поверхности необходимых хемосорбционных свойств для повторного осаждения атомов первого компонента;
-очистка камеры от остатков второго реакционного газа и продуктов реакций;
Получают оксиды, нитриды, соединения AIIIBV, AIIBVI
Химическое осаждение из газовой фазы
Осаждение атомарных слоев (atomic layer deposition)
формирование пленки Al2O3 на кремниевой подложке
газообразные источники: алюминия – ((CH3)3Al)
кислорода – пары воды
(H2O)
температура подложки 100 – 500 °С.
осаждение одного моноатомного слоя продолжается от десятых долей до единиц секунд.
Химическое осаждение из газовой фазы, стимулированное электронным лучом
(electron-beam-induced deposition, EBID)
Основные операции метода:
-воздействие сканирующего по подложке электронного луча (10 - 200 кэВ) одновременно с введением в вакуумную камеру вблизи подложки осаждаемого вещества в газообразном виде;
-бомбардирующие поверхность подложки электроны передает свою энергию адсорбированным молекулам в области сканирования;
-диссоциация молекул исходного вещества обусловлена вторичными электронами с энергией порядка 1 кэВ, испускаемыми подложкой, и сопровождается образованием летучей и нелетучей составляющих.
Химическое осаждение из газовой фазы, стимулированное электронным лучом
(electron-beam-induced deposition, EBID)
Нелетучая составляющая (W, Au) осаждается на облучаемой поверхности подложки. Данный метод можно рассматривать, как вариант аддитивной литографии с использованием прямого осаждения без применения маскирующих слоев резиста. Скорость локального осаждения материалов этим методом может достигать 10 нм/с.
Недостатки метода: невысокая чистота осаждаемых покрытий, что связано с неполным разложение молекул исходного вещества и загрязнением осаждаемого материала компонентами остаточного газа в вакуумной камере
Химическое осаждение из газовой фазы, стимулированное ионным лучом
(ion-beam-induced deposition, IBID)
Основные операции метода:
-остро сфокусированный пучок ионов (часто галлий) с энергии в несколько десятков кэВ
-повышенная степень чистоты осаждаемого материала достигается благодаря более высокой массе бомбардирующих частиц – ионов, а также локальному нагреву под действием пучка ионов, что позволяет большему количеству компонентов расщепляться в результате реакции
Недостатки метода:
-внедрение бомбардирующих ионов в подложку
-повреждение поверхности
-худшее разрешение
Магнетронное
распыление
Магнетронное распыление
magnetron sputtering
Магнетронное распыление - это технология нанесения тонких плёнок на подложку с помощью магнетрона.
Принцип магнетронного распыления - образование над поверхностью катода кольцеобразной плазмы в результате столкновения электронов с молекулами газа (чаще всего аргон). Положительные ионы, образующиеся в разряде, ускоряются в направлении катода, бомбардируют его поверхность, выбивая из неё частицы материала. Покидающие поверхность мишени частицы осаждаются в виде плёнки на подложке.
Магнетронное распыление
magnetron sputtering
Для ионизации аргона, распыляемый материал (мишень) размещают на магните. В результате эмиссионные электроны локализуются в пространстве и многократно сталкиваются с атомами аргона, превращая их в ионы. Магнетронное распыление позволяет получать высокую плотность ионного тока и высокие скорости распыления при относительно низких давлениях порядка 0,1 Па и ниже.
Молекулярно- лучевая эпитаксия
Молекулярно-лучевая эпитаксия (molecular beam epitaxy, MBE)
высокий вакуум – давление остаточных газов ниже 107 Торр
сверхвысокий вакуум – давление ниже 1011 Торр
длина свободного (без взаимных соударений) пробега атомов и молекул – десятков метров
ввод реагентов в рабочую камеру в виде молекулярных или атомных потоков