Материал: Metodichka_s_lr_po_FHOT
Увеличение давления рабочего газа повышает вероятность столкновения распыленных атомов с молекулами газа, в результате чего часть атомов рассеивается в объеме камеры или возвращается на мишень, снижая тем самым коэффициент распыления. Присутствие в газоразрядной камере помимо основного инертного газа других газов (фоновая атмосфера) может уменьшить коэффициент распыления из-за образования на поверхности мишени химических соединений (оксидов, нитридов и т. д.).
Рис. 4.2. Модель распыления, объясняющая зависимость
коэффициента распыления от угла бомбардировки.
Согласно модели, описывающей механизм катодного распыления, коэффициент распыления для изотропных мишеней определяется выражением:
.
Здесь E – энергия бомбардирующих мишень ионов; N – концентрация атомов мишени. Коэффициент K0 зависит от заряда ядра бомбардирующих ионов z1 и атомов мишени z2 и периодически изменяются с изменением z2:
при
см,
при
см.
Концентрацию атомов мишени N можно рассчитать по формуле:
где ρ и М – плотность и молярная масса материала мишени соответственно; NA – число Авогадро.
Сечение экранирования
,
где a
– радиус экранирования, рассчитываемый
по формуле:
см.
Нормирующий коэффициент энергии F определяется по формуле:
,
где
M1
и M2
– молярные массы бомбардирующих ионов
и атомов мишени соответственно. Em
– это энергия соответствующая максимуму
в зависимости K(E).
Она связана с нормирующим коэффициентом
энергии F
соотношением
.
Энергия сублимации
для ряда элементов приведена в таблице
4.1.
Таблица 4.1. Энергия сублимации для некоторых металлов
Элемент |
Al |
Si |
Ti |
Cr |
Ni |
Cu |
Ta |
W |
Au |
Es, эВ |
3,26 |
3,91 |
4,34 |
3,68 |
4,42 |
3,56 |
8,70 |
8,76 |
3,92 |
ЗАДАНИЕ
1. Получить у преподавателя исходные данные для расчета: материал мишени, тип ионов.
2. Рассчитать зависимость коэффициента распыления мишени от энергии ионов.
3. Определить энергию, соответствующую максимуму зависимости K(E).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Сущность метода катодного распыления.
2. Объяснить процесс образования газоразрядной плазмы.
3. Объяснить зависимость коэффициента распыления от различных технологических факторов (тип и энергия ионов, материал мишени, угол бомбардировки, температура, давление газа).
4. Ионно-плазменные методы получения тонких пленок (высокочастотное, магнетронное, реактивное распыление).
ЛИТЕРАТУРА
1. Курносов А. И., Юдин В. В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – М.: Высш. шк., 1986. – С. 238-246.
2. Черняев В. Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. – М.: Высш. шк., 1987. – С. 212-230.
3. Парфенов О. Д. Технология микросхем. – М.: Высш. шк., 1986. – С. 209-225.
4. Смирнов В. И. Физико-химические основы технологии электронных средств. Учебное пособие. – Ульяновск: УлГТУ, 2005. – С. 79- 89
Приложение
Основные параметры химических элементов
Название элемента |
Символическое обозначение |
Порядковый номер Z |
Молярная масса, г/моль |
Плотность, г/см3 |
Алюминий |
Al |
13 |
26,98 |
2,7 |
Аргон |
Ar |
18 |
39,94 |
1,78 |
Бор |
В |
5 |
10,81 |
2,3 |
Вольфрам |
W |
74 |
183,8 |
19,3 |
Золото |
Au |
79 |
196,97 |
19,32 |
Индий |
In |
49 |
114,82 |
7,36 |
Кремний |
Si |
14 |
28,08 |
2,33 |
Медь |
Cu |
29 |
63,54 |
8,96 |
Мышьяк |
As |
33 |
74,92 |
5,72 |
Никель |
Ni |
28 |
58,70 |
8,9 |
Сурьма |
Sb |
51 |
121,7 |
6,69 |
Тантал |
Ta |
73 |
180,95 |
16,6 |
Титан |
Ti |
22 |
47,90 |
4,5 |
Фосфор |
Р |
15 |
30,97 |
2,3 |
Хром |
Cr |
24 |
52,0 |
7,19 |
Учебное издание
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Составитель СМИРНОВ Виталий Иванович
Печатается в авторской редакции
Подписано в печать 09.10.2006 Формат 6084/16.
Бумага писчая. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,40.
Тираж 150 экз. Заказ 1207
Ульяновский государственный технический университет
432027, Ульяновск, Северный Венец, 32.
Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Северный Венец, 32.