Физико-химические основы РЭС - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Электропроводность металлов определяется сопротивлением, которое оказывается направленному
движению электронов. Электроны могут рассеиваться при тепловых колебаниях кристаллической ре-
шётки, поэтому температурный коэффициент сопротивления α
ρ
(ТКС) у металлов положительный. Де-
фекты кристаллического строения (в том числе и поверхность кристалла) также увеличивают электро-
сопротивление проводников.
Структура и свойства тонкой металлической плёнки зависят от технологии её нанесения на диэлек-
трическую подложку и от её толщины (рис. 9.1).
На первых стадиях (образование зародышей, первичная и вторичная коалесценция) формируется
островковая структура из кристаллов-проводников, разделённых свободными участками диэлектриче-
ской подложки. Удельное сопротивление такого материала определяется поверхностной электропро-
водностью диэлектрика и возможностью термоэмиссии и туннелирования электронов между участками
металла. Поэтому при толщинах меньше 10
–3
мкм плёнка ведет себя как диэлектрик – высокое сопро-
тивление ρ и отрицательный ТКС α
ρ
(участок
1
).
Рис. 9.1. Зависимость удельного сопротивления (
а
) и
ТКС (
б
) тонкой металлической плёнки от её толщины
Дальнейшее увеличение островков приводит к образованию мостиков – перешейков и полному за-
растанию подложки поли- и монокристаллической металлической плёнки. Такой материал ведёт себя
уже как проводник (участок
2
)
(α
ρ
>
0), но его удельное электросопротивление ρ заметно больше, чем у
массивного металла (пунктир). Причиной этого является высокая концентрация дефектов роста в плёнке и
влияние её поверхностей.
Подвижность электронов, а значит, и электропроводность металла определяется величиной длины
свободного пробега
l
e
путём, который электрон проходит между двумя рассеяниями.
Размерный эффект – это сокращение длины свободного пробега электронов вследствие отражения
их от поверхности образца.
В случае, если толщина плёнки δ <
l
e
, поверхностное рассеяние электронов велико и её удельное
электросопротивление значительно больше, чем у массивного металла – такие плёнки называют тонки-
ми (физически).
Увеличение толщины δ >
l
e
приближает материал к свойствам массивного – толстые плёнки (уча-
сток
3
).
Порядок выполнения работы
1.
Включить омметр в сеть и дать прогреться 5 – 10 минут.
2.
Измерить сопротивление
R
тонкоплёночных образцов (рис. 9.2), под-
соединив щупы омметра к их контактам
3
.
3.
Измерить длину
l
и ширину
b
тонкоплёночных резисторов
2
с помо-
щью линейки.
4.
Измерить толщину плёнки в каждом образце с помощью микроинтер-
ферометра МИИ-4.
Этот прибор широко применяется в приборостроении для изучения и кон-
троля тонкопленочных деталей микроэлектроники. Принцип действия прибора
основан на явлении интерференции света. На практике для получения двух сис-
тем волн, способных интерферировать, пользуются разделением пучка лучей, исходящих из одной точки
источника света, на два пучка.
В МИИ-4 в качестве разделяющей системы используется наклонная плоскопараллельная пластинка,
имеющая полупрозрачное светоделительное покрытие. Половину падающего на неё света пластинка
lg
ρ
α
ρ
δ
δ
а
)
1
2
1
0
2
б
)
3
2
1
B
l
Рис. 9.2. Схема
тонкоплёночного резистора:
1 –
медные контактные
площадки;
2 –
плёнка хрома;
3 –
электроды

Страницы