Настоящая книга представляет собой подробное справочное руководство по основным вакуумным плазмохимическим процессам в тонкопленочной технологии - реактивному магнетронному нанесению тонких пленок и ионно-плазменному травлению. В ней обобщено современное состояние этих процессов.Книга содержит подробное описание магнетронных напылительных установок и плазмохимических установок для травления тонких пленок. Рассмотрены технологические особенности их использования. Описаны способы управления процессами реактивного нанесения тонких пленок и использования среднечастотных импульсных источников питания. Показаны технологические особенности получения тонких пленок тройных химических соединений методом реактивного магнетронного сораспыления. Описана структура получаемых пленок и ее зависимость от параметров процесса нанесения. Приведены принципы конструирования источника высокочастотного разряда высокой плотности для ионного или плазмохимического прецизионного травления тонких пленок, а также его использования для стимулированного плазмой осаждения тонких пленок. Книга рассчитана на специалистов, занимающихся исследованием, разработкой и изготовлением различных изделий электронной техники и нанотехнологии, совершенствованием технологии их производства и изготовлением специализированного оборудования. Она также будет полезна в качестве учебного пособия для студентов старших курсов и аспирантов соответствующих специализаций.

  Литрес - 399 руб.

Предисловие......11Введение......12Глава 1. Пробои на катоде магнетрона......161.1. Что такое пробой......161.2. Механизм возникновения пробоев на катоде......171.3. Причины пробоев на катоде при реактивном магнетронном распылении......191.4. Классификация пробоев по причинам их возникновения......291.4.1. Естественный окисел и его устранение с поверхности мишени......291.4.2. Конструктивные способы устранения диэлектрика
возникающего в реактивном процессе......341.4.3. Устранение диэлектрика
образовавшегося из-за возврата распыленных атомов на мишень......36Литература......38Глава 2. Процесс реактивного магнетронного распыления со среднечастотным источником питания магнетрона......422.1. Устранение причин пробоев на катоде магнетрона с помощью импульсного СЧ ИП......422.2. Процессы в плазме среднечастотного разряда......452.2.1. Форма импульсов тока во время перезарядки поверхности слоя диэлектрика......452.2.2. Стадии развития разряда во время рабочих импульсов......502.3. Влияние параметров СЧ импульсов на скорость и механизм осаждения пленки......552.4. Работа ИП при возникновении дуги......692.4.1. Способы обнаружения пробоя......692.4.2. Влияние времени задержки реакции ИП после обнаружения пробоя на стабильность реактивного процесса напыления......712.4.3. Влияние времени выключения импульсного СЧ ИП после пробоя на стабильность реактивного процесса напыления......722.5. Решение проблемы «исчезающего анода» при реактивном магнетронном разряде......732.5.1. Проблема «исчезающего анода»......732.5.2. Дуальное магнетронное распыление......762.5.3. Мультианодное распыление......87Литература......88Глава 3. Процессы в плазме у поверхности растущей пленки......963.1. Потоки частиц на подложку из плазмы разряда......963.2. Электрическое смещение на подложке......1173.2.1. Электрически изолированная подложка......1173.2.2. Отрицательное постоянное смещение......1213.2.3. Среднечастотное импульсное отрицательное смещение......1293.2.4. Среднечастотное импульсное положительное смещение......1453.3. Влияние дополнительного ВЧ поля в импульсном магнетронном распылении......1483.4. Температура поверхности растущей пленки......159Литература......168Глава 4. Особенности реактивного магнетронного распыления......1734.1. Причины нестабильности реактивного распыления......1734.2. Стабилизация процесса реактивного магнетронного распыления......1794.2.1. Способы устранения гистерезиса из характеристик реактивного процесса модификацией конструкции напылительной установки......1794.2.2. Стабилизация и управление реактивным процессом по парциальному давлению реактивного газа......1934.3. Измерение парциального давления реактивного газа внешними по отношению к разряду устройствами контроля......1954.4. Стабилизация процесса реактивного магнетронного распыления по электрическим параметрам разряда......2034.4.1. Причины изменения электрических параметров разряда при напуске реактивного газа......2034.4.2. Особенности вольт-амперных характеристик реактивного магнетронного разряда при фиксированном потоке реактивного газа......2154.4.3. Стабилизация реактивного процесса стабилизацией напряжения разряда и контроль напуска газа по току разряда......2254.4.4. Стабилизация процесса по току разряда и управление напуском реактивного газа по напряжению разряда......2284.5. Достижение долговременной стабильности процесса реактивного магнетронного распыления......2344.6. Влияние температуры мишени на процесс реактивного распыления......243Резюме......253Литература......253Глава 5. Получение пленок тройных и более сложных химических соединений......2615.1. Одновременное реактивное магнетронное распыление различных мишеней......2615.1.1. Особенности процесса реактивного магнетронного сораспыления различных мишеней в среде с кислородом......2615.1.2. Покрытия с повышенной твердостью на основе нитридов переходных металлов......2665.1.3. Твердые покрытия на основе тройных соединений: окислов и карбидов......3035.2. Магнетронное распыление в среде двух реактивных газов......3075.2.1. Оксинитриды......3075.2.2. Получение пленок оксинитридов двух материалов при магнетронном сораспылении......3275.2.3. Другие тройные соединения: карбонитриды и карбооксинитриды......331Литература......334Глава 6. Структура тонких пленок и способы управления ею......3416.1. Развитие микроструктуры и появление предпочтительной ориентации в растущей пленке......3416.2. Модель структурных зон......3426.3. Двухосно ориентированные тонкие пленки и механизмы формирования их структуры на наклоненной подложке......3486.4. Экспериментальное подтверждение модели структурных зон......3546.4.1. Пленки TiN......3556.4.2. Пленки окиси циркония
стабилизированной иттрием (YSZ)......3576.4.3. Пленки MgO......3606.4.4. Пленки хрома......3626.4.5. Пленки AlN......3626.5. Влияние параметров нанесения на структуру тонких пленок и степень их биаксиальной ориентации......3636.5.1. Условия возникновения ориентации в плоскости......3636.5.2. Расстояние мишень — подложка......3646.5.3. Величина общего давления в разряде......3666.5.4. Величина угла между мишенью и подложкой — α. Движущиеся подложки......3676.5.5. Ионная бомбардировка......3736.5.6. Толщина пленки......3746.5.7. Остаточные газы......3756.5.8. Легирующие присадки......3786.5.9. Конфигурация магнитной системы магнетронов......3806.5.10. Положительное смещение подложки......382Резюме......383Литература......384Глава 7. Способы равномерного нанесения пленки из протяженного магнетронного источника......3877.1. Факторы
влияющие на неоднородность толщины покрытия при нереактивном процессе......3887.1.1. Влияние неоднородности магнитного поля......3887.1.2. Влияние соотношения размеров магнетрона и подложки......3897.1.3. Неоднородности глубины зоны эрозии
возникающие из-за наличия ее закругления на концах мишени протяженного магнетрона......3917.1.4. Влияние положения анодов на равномерность толщины пленки......3987.2. Дополнительные причины неравномерности распыления при реактивном распылении......4037.2.1. Влияние состояния поверхности анода......4037.2.2. Влияние соотношения длин протяженного магнетрона и системы подачи реактивного газа......4037.3. Выравнивание неоднородностей нанесенной пленки локальной регулируемой подачей реактивного газа или аргона......404Литература......407Глава 8. Основы моделирования реактивного разряда......4098.1. Моделирование изменения параметров процесса реактивного нанесения во времени......4098.2. Моделирование установившегося процесса реактивного нанесения......4138.3. Представление вольт-амперных характеристик разряда......4178.4. Моделирование процессов в разряде в течение периода импульса......4228.5. Моделирование процессов при среднечастотном импульсном распылении......4288.6. Моделирование неустановившихся процессов реактивного распыления......4298.6.1. Ход процесса при включении разряда......4308.6.2. Ход процесса во время паузы в разряде......4328.6.3. О быстродействии устройств управления......4368.7. Экспериментальные исследования процессов релаксации в реактивном разряде после каких-либо резких изменений условий разряда......4398.7.1. Самопроизвольные переходы реактивного разряда из одного состояния в другое......4398.7.2. Переходы реактивного разряда из одного состояния в другое под действием систем управления......4438.8. Особенности моделирования процесса реактивного нанесения нитридов кремния и алюминия......4438.9. Примеры применения моделей реактивного распыления......4458.9.1. Пример применения уточненной расчетной модели для процесса реактивного распыления алюминия в смеси аргона и азота......4458.9.2. Пример применения уточненной расчетной модели для процесса реактивного распыления кремния. Сравнение двух процессов реактивного распыления кремния в смеси аргона и одного из реактивных газов: кислорода или азота......448Литература......454Глава 9. Вакуумные напылительные установки фирмы ООО «ЭСТО-Вакуум»......4579.1. Напылительные установки фирмы ООО «ЭСТО-Вакуум»
выпускавшиеся до 2004 года......4579.2. Современные напылительные установки серии Caroline D12......4589.2.1. Вакуумная система установок серии Caroline D12......4609.2.2. Унифицированные импульсные ИП
используемые в установках серии Caroline D12......4619.2.3. Установка вакуумного напыления Caroline D12 A......4679.2.4. Установка вакуумного напыления Caroline D12 B......4709.2.5. Установка вакуумного напыления Caroline D12 B2......4729.2.6. Установка вакуумного напыления Caroline D12 С......4739.2.7. Установка вакуумного напыления Caroline D12 B1......4739.3. Технологические особенности применения магнетронных установок серии Caroline D12......4759.3.1. Нанесение резистивного слоя на магнетронной установке......4759.3.2. Нанесение металлизации на магнетронной установке......4779.3.3. Получение чередующихся слоев различных диэлектриков на основе кремния в одном процессе на магнетронной установке......4789.4. Резюме по напылительным установкам серии Caroline D12......479Литература......480Глава 10. ТСР источники плазмы......482Глава 11. Вакуумные установки для ионного и плазмохимического травления фирмы ООО «ЭСТО-Вакуум»......48911.1. Установка для реактивного ионноплазменного травления «Каролина РЕ 4» («Эра-3М»
«Эра-4»)......48911.2. Шлюзовая установка реактивного ионноплазменного травления Caroline РЕ 11 («ЭРА 5»)......49411.3. Унифицированные установки плазмохимического и ионно-лучевого травления серии Caroline 12......49811.4. Установка ионно-лучевого травления Caroline IE 12......49911.5. Установка плазмохимического травления Caroline PE 12......50111.6. Шлюзовая установка плазмохимического травления Caroline PE 15......502Глава 12. Применения установок плазмохимического травления с устройствами ТСР разряда......50312.1. Травление монокристаллического пьезокварца через нанесенную металлическую маску на глубину более 100 мкм......50312.2. Скоростное анизотропное травление монокристаллического кремния......50512.3. Среднечастотная модуляция ВЧ мощности при плазмохимическом травлении......50612.4. Другие примеры применения установок с ТСР источниками для ионно- и плазмохимического травления......507Глава 13. Установка Caroline PECVD 15 для плазмостимулированного химического осаждения из паров (PECVD) с применением ТСР источника......510Литература к главам 10—13......512Глава 14. Рекомендации по комплектации вакуумных участков для производства различных изделий электронной техники вакуумно-технологическим оборудованием фирмы «ЭСТО-Вакуум»......51514.1. Участок производства ГИС......51514.2. Участок производства СВЧ ГИС......51814.3. Производство ГИС с многоуровневой разводкой......51914.4. Участок производства полупроводниковых приборов и ИС......520Резюме......522Приложение. Общепринятые в иностранной литературе сокращения......523