ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Цель работы: изучение зависимости удельного электросопротивления тонких металлических пленок от
их толщины. Освоение методики измерения толщины тонких пленок методом интерфе-
ренции.
Приборы и принадлежности: микроинтерферометр МИИ-4, омметр Щ 3009, образцы тонкопленочных
резисторов.
Методические указания
Тонкие металлические пленки широко применяются в радио и в радиотехнике в качестве проводни-
ков, контактных площадок, резистивных, магнитных и других элементов микроэлектронных приборов.
Их свойства могут заметно отличаться от физико-химических параметров сплавов, из которых они сдела-
ны.
Электропроводность металлов определяется сопротивлением, которое оказывается направленному
движению электронов. Электроны могут рассеиваться на тепловых колебаниях кристаллической решет-
ки, поэтому температурный коэффициент сопротивления α
ρ
(ТКС) у металлов положительный. Дефек-
ты кристаллического строения (в том числе и поверхность кристалла) также увеличивают электросо-
противление проводников.
Структура и свойства тонкой металлической пленки зависит от технологии ее нанесения на диэлек-
трическую подложку и от ее толщины (рис. 11.1).
На первых стадиях (образование зародышей, первичная и вторичная коалесценция) формируется
островковая структура из кристаллов-проводников, разделенных свободными участками диэлектриче-
ской подложки. Удельное сопротивление такого материала определяется поверхностной электропро-
водностью диэлектрика и возможностью термоэмис-сии и
туннелирования электронов между участками металла.
Поэтому при толщинах меньше 10
–3
мкм пленка ведет
себя как диэлектрик – высокое сопротивление ρ и отрица-
тельный ТКС α
ρ
(участок 1).
Дальнейшее увеличение островков приводит к образо-
ванию мостиков-перешейков и полному зарастанию под-
ложки поли- и монокристаллической металлической
пленки. Такой материал ведет себя уже как проводник
(участок 2) (α
ρ
> 0), но его удельное электросопротивле-
ние ρ заметно больше, чем у массивного металла (пунк-
тир). Причиной этого является высокая концентрация дефектов роста в пленке и влияние ее поверхностей.
Подвижность электронов, а значит и электропроводность металла определяется величиной длины
свободного пробега l
e
путем, который электрон проходит между двумя рассеяниями.
Размерный эффект – это сокращение длины свободного пробега электронов вследствие отражения
их от поверхности образца.
В случае, если толщина пленки δ < l
e
, поверхностное рассеяние электронов велико и ее удельное
электросопротивление значительно больше, чем у массивного металла – такие пленки называют тон-
кими (физически).
Увеличение толщины δ » l
e
приближает материал к свойствам массивного – толстые пленки (уча-
сток 3).
Порядок выполнения работы
1 Включить омметр в сеть и дать прогреться 5 – 10 минут.
2 Измерить сопротивление R тонкопленочных образцов (рис. 11.2), подсоединив щупы омметра к
их контактам 3.
3 Измерить длину l и ширину b тонкопленочных резисторов 2 с помощью линейки.
4 Измерить толщину пленки в каждом образце с помощью микроинтерферометра МИИ-4.
Рис. 11.1 Зависимость удельного со-
противления (а) и ТКС (б) тонкой
металлической пленки
от ее толщины
lgρ
α
ρ
δ δ
а)
б)
1
2
3
1
2
3
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- …
- следующая ›
- последняя »
