Способ вакуумного нанесения тонких пленок Советский патент 1992 года по МПК C23C14/46 

Изобретение относится к электрофизическим методам нанесения пленочных покрытий для целей электроники, элекротехники, машиностроения и других отраслей, где необходимо применение тонких гГленок, и может быть исполы зовано для получения многослойных тонкопленочных структур.

цель изобретения - сохранение плотностипленок при уменьшении их толщины.

Указанная цель достигается тем, что в способе получения пленочных; покрытий, включающем распыление мишени из наносимого покрытия мощным пучком ионов, распыление мишени

проводят пучком ионов тяжелой массы (.12), длите 1ьность импульса тока ионов , плотностью мощности:

р;.1йУиса.-Ь Вт/смг

удельная плотность материала мишени, скрытая удельная теплота испарения материала мишени, Дж/г;длина пробега ионов пучка

в материале мишени, см; длительность импульса, с. массовое число химических ионного пучка. 1 Этим способом на подложке формиру ют с высокой скоростью напыления плотные тонкие пленки равномерной толщины из различных материалов. Мишень распыляют мощным пучком тяжелых ионов сечением, равным или большим размерам формируемой пленки. Получе« ние плотных тонких пленок производит ся путем высокоскоростных осаждений высокоплотной плазмы, образующейся при распылении мишени ионным потоком и достигается по сравнению с легкими ионами высокой удельной плотностью энерговклада пучка в мишень,например при той же плотности мощности ионного пучка.За сиет меньшей толи.ины испаренн го слоя мишени еозможно получение боле тонких пленок. При этом подложку можно размещать на небольшом расстоянии от мишени, что в свою очередь сокращает время осажденияи увеличивает скорость осаждения пленки. Нижний предел плотности мо11(ности пучка определяется как необходимый для испарени мишени на глубину пробега ионов, ниж которого снижается эффективность пла мообразования, и соответственйо качество пленок.Для того, чтобы уменьшить потери энергии за счет теплопроводности необходимо, чтобы длина пробега ионов 1о,была больше или сравнима с рассто янием, на которое распространяется тепловая волна за время действия импульса t, ТИК как: 1о (oL-t J) 6/ - коэффициент температуропроводности, втсюда вытекает необходимая длитель(ность импульса t t (Olt; Для различных материалов мишени наи более оптимальна длительность импульс с точки зрения м аксимального коэффициента использования энергии пучка, определенная из соотношения О а), ме нее . 9 Пример. Для распыления использовали мишени из кадмия.и меди. .В таблице приведены рассчитанные по формуле значения плотности мощности Р, необходимой для испарения мишени из этих материалов на глубину IQ, сответствующей плотности тока I и лительности импульсов тока . В экспериментах использовали сильоточный технологический ускоритель. араметры пучка ионов углерода: энерия 300 кэВ, плотность тока 150 А/см лительность 1импульса 5 не. Напылейе проводили в камере с давлением 0 мм рт.ст. Расстояние между подожкой и мишенью составляло 20 мм. Способ вакуумного напыления тонких пленок поясняется таблицей. Способ позволяет осуществить сверхвзстрое осаждение распыленного материала на подложку с получением плотной тонкой пленки. Эффективная скорость напыления составляет (0.5-3)1О А/с, время охлаждения , что позволяет осаждать сплошные пленки малых тощин (100 Д,) сплошность которых обеспечивается, главным образом, за счет сверхбыстрого осаждения. Формула изобретения Способ вакуумного нанесения тонких пленок, включающий распыление мишени из наносимого материала ионным пум- , ком и бсаждение материала на подЛожку, отличающийся тем, что, с целью сохранеь ия плотности ПяеНок ,при уменьшении .их толщины, распыление выполняют ионным пучком химических элементов с массовым числом М 25-1 2, с длительностью пучка 10 1П с и плотностью Мощности пучка , выбираемой из выражения: (p-UHMtnlo):tu, Вт/см2 - удельная плотность материала, г/смз; &Hucn- удельная теплота испарения материала мишени, Дж/г; 1о - длина пробела ионов пучка в материале мишени см; ty - длительность импульса, с. .CdИоны С 0,3 . 0,59 0,9107 0,60,90 Ь.Ш 1,0 1,211,910 Ионы А1 0,6 0,578,8-10 1.0 С.ЗЗ1,31ПТ Ионы Fe 1,0 О,,71П Си Ионы С ., 4,3 Р,«113,5-10

0,,5-П

.0,88,5-И

А1

0,393.310.

55 9

0,57,910

Fe

0,,91{|

29 30 А1, кер 117 LiF,

92 75 Плотность Резерфорпленки,довское близкая кобратное исходномурассеяние : материалу ЗеркальноРастровая .гладкаяэлектрон поверх-ная микро-v Сплошная Просвечивавмонокрис- цая электронг талличес- ная иикрокой струк- сколия туры

Изобретение относится к нанесению покрытий для целей электроники. Цель изобретения -сохранение плотности пленок при уменьшении их толщины. Тонкие покрытия плотной структуры получены ионным распылением мишени при использовании пучка ионов атомной массы М^^12, с длительностью пучка ^10'^с и плотностью мощности, обеспечивающей высокоскоростное ос.аж- дение плотной плазмы на подложку. Значение плотности рассчитывают из математического выражения, .проводи- , мого в формуле изобретения. 1 табл.