Методы получения тонких пленок

Перспективные методы литографии

Одним из принципиальных ограничений фотолитографии является разрешающая способность, так как длины волн ультрафиолетового света составляют 0,3 наномнтра.

Каким бы малым не было отверстие в рисунке фотошаблона, размеры изображения этого отверстия в фоторезисте не могут достигнуть указанного значения из-за дифракции. После проявления и травления окисла разрешающая способность снижается до 250-500 линий на мм. Для повышения разрешающей способности литографии используется для экспозиции более коротковолновых излучений – рентгена.

Этот метод основан на взаимодействии рентгеновского излучения с рентгено-резистами, приводящее к изменению их свойств, а именно увеличению или уменьшению стойкости проявителю

Разработаны методы электронной литографией.

Сущность: сфокусированным пучком электронов сканируют по поверхности пластины, покрытой резистом и управляют интенсивностью пучка в соответствии с заданной программой. В точках, которые должны быть "засвечены" ток пучка максимален, а которые должны быть "затемнены" – минимален или равен нулю. Диаметр пучка электронов находятся в прямой зависимости от тока в пучке, а именно, чем меньше диаметр, тем меньше ток.

Ионно-лучевая литография основана на использовании ионов гелия для экспонированной поверхности пластин покрытых резистом.

Различают 2 метода ионно- лучевой литографии:

1) Сканирующая – с фокусирующим лучом аналогична ионной литографии.

2) Проекционная – основана на облучении колленированным лучем шаблона, находящимся на небольшом расстоянии от покрытой резистом пластины – аналогично рентгеновской литографии.

Эффективным при производстве БИС или СБИС является сочетание технологий фото, электронной и рентгеной литографии, а именно при изготовлении шаблонов применяют электронную литографию, а при экспонировании пластины ультрафиолетовые, электронные или рентгеновские лучи.

Получение субмикронных размеров достигается не только совершенствованием литографических процессов, а во многом зависит от способов травления маскирующего материала.

Наиболее эффективным методом является применение в проекционной литографии и сухих методов травления, а именно ионного и плазмо-химического.

Основные методы нанесения тонких пленок на подложку и друг на друга

– термическое (вакуумное) напыление.

– электрохимическое напыление

– ионно-плазменоое напыление

· катодное

· ионно-плазмическое

Метод основан на подаче направленного потока пара вещества и последовательной конденсации его на поверхности подложки, имеющей температуру ниже температуры источника пара.

Пленка при конденсации формируется из отдельных атомов или молекул пара вещества. Процесс термо-вакуумного напыления состоит из 4 этапов:

1 – образование пара вещества

2 – перемещение частиц пара от источника к подложкам

3 – конденсация пара на подложках

4 – образование зародышей и рост пленки

Достоинство метода: простота и возможность получения чистых пленок.

Недостатки:

- трудность напыления тугоплавких материалов.

- трудность или невозможность воспроизведения на подложке химического состава испаряемого вещества, так как при высокой температуре химические соединения диссоциируют (разделятся), а их составляющие конденсируются на подложке раздельно. Есть вероятность того, что новая комбинация на подложке не будет соответствовать структуре исходной молекулы.

При катодном и ионно-плазменный распылении энергия, необходимая для отрыва атом испаряемого вещества получается в результате бомбардировки ее поверхности ионами плазмы. Атомы вылетают с поверхности катода при его разрушении, распространяются в окружающем пространстве и конденсируют на подложке. Плазму получают возбуждением тлеющего разряда между двумя электродами, находящимися под разностью потенциалов 3-6 кВ и при давлении 13-0,1 Па.

Газовая среда при катодном напылении может быть инертной (аргон) или химически активной (кислород).

Процесс распыления в химически активной среде называется реактивным напылением.

Метод катодного напыления позволяет получить тонкие пленки металлов, а также пленки различных сплавов, характеризующиеся высокой адгезией (прилипанию) и однородностью.

Пример:

1) распыление не с высокой температурой

2) можно получить большую поверхность и лучшую равномерность толщины пленки, так как напыление идет не с точечного источника, а с плоской поверхности катода

Ионно-плазменный метод – разновидность катодного распыления, но осуществляется не бомбардированием катода, возбужденного ионом тлеющего разряда, а бомбардировкой специальной массой газового разряда.

Катодное распыление – двухэлектродное.

Основные недостатки:

1) трудность изготовления мишеней определенной формы и размеров из материалов высокой чистоты (наличие остаточных газов)

2) сложность контроля процессов распыления и управления ими

3) низкая скорость роста пленок

Дата добавления: 2014-01-20