Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 34 стр.

критическим. Зародыш критического размера распадается даже при удалении от
него всего одной молекулы и, наоборот, при добавлении ее становится более
устойчивым. При росте и объединении зародышей образуются островковые
структуры, а затем - сплошная пленка.
      Конденсация вещества на подложке определяется коэффициентом
конденсации (аккомодации): α k = nk / nоб , где nоб - количество атомов или молекул,
достигших поверхности в единицу времени; nk - количество частиц, закрепившихся
на поверхности.
      Как уже отмечалось, при большом давлении в рабочей камере присутствуют
остаточные (O2, Н2, N2, CO2) и другие газы, которые не только уменьшают среднюю
длину свободного пробега молекул, но насыщают пленку, химически
взаимодействуют с ней, образуя соединения, изменяющие первоначальные свойства
осаждаемого вещества.
      Скоростью       испарения,      зависящей    от    температуры,    определяется
производительность       процесса, возможность химического            взаимодействия
остаточных газов и испаряемого вещества, а также условия его кристаллизации на
подложке. Так, при низких скоростях испарения в пролетном пространстве успевают
произойти химические реакции и образуются оксиды, гидриды, нитриды и другие
соединения, обладающие иными, чем осаждаемое вещество, свойствами и
скоростями миграции по поверхности подложки. В результате этого изменяются
условия кристаллизации, структура и электрические параметры осаждаемой пленки.
      Температурой подложки определяется взаимодействие ее материала с
остаточными газами, а также интенсивность химического взаимодействия этих газов
и материала пленки. При повышении температуры улучшается десорбция,
уменьшается газонасыщение и создаются условия термодинамического равновесия.
В результате этого формируются сплошные и бездефектные пленки, обладающие
хорошей адгезией, имеющие ненапряженную структуру и оптимальные размеры
зерен. Однако следует помнить, что значительное повышение температуры
подложки увеличивает критический размер зародышей и может привести к
сохранению островковой структуры, что, в свою очередь, вызывает неравномерность
пленки по толщине и ухудшение ее электрофизических параметров. Это особенно
важно при изготовлении тонкопленочных резисторов (толщина пленки 0,35 - 0,6
мкм). Обычно температуру подложек выбирают в интервале от 30 до 400 °С.
      Цель термической обработки осажденных пленок - снятие в них напряжений и
предотвращение рекристаллизации, которая может происходить при повышенных
температурах, возникающих при прохождении тока через элементы. Правильный
выбор температуры термообработки TОБ, ее времени и давления остаточных газов р
способствует стабилизации структурных, а следовательно, и электрофизических
параметров пленок. Так, для большинства резистивных пленок TОБ = 300 - 450 °С;
время - 1 - 4 часа, р = 10-3 – 10 -4 Па. Ухудшение вакуума, т.е. увеличение давления,
интенсифицирует процессы химического взаимодействия испаряемого вещества с
остаточными газами.
      В зависимости от способа нагрева осаждаемого вещества различают
резистивные, электронно-лучевые и индукционные испарители.
      Резистивные испарители изготовляют из проволоки и лент тугоплавких
металлов, а также из графита и диборида титана TiB2. Некоторые типы резистивных
нагревателей показаны на рисунке 2. Недостатки резистивных испарителей -
загрязнение наносимой пленки материалом нагревателя или тигля, малый срок
службы, невозможность испарения тугоплавких материалов.
      Электронно-лучевые испарители (рисунок 3а) основаны на преобразовании
                                         34