7. Іонне (катодне), іонно-плазмове, магнетрона і іонно-термічне розпорошення.

При іонному процесі осадження тонких плівок напилюваний матеріал використовується в якості катода в системі з тліючим розрядом в інертному газі (Аг або Хе) при тиску 1-10 Па і напрузі в декілька кіловольт.

Підкладка, на яку напилюють плівку, розташовується на аноді. Позитивні іони газу, що виникають в розряді, прискорюються у напрямку до катода і досягають його з великою енергією; її зростання відбувається в прікатодном області.

В результаті іонного бомбардування матеріал катода (Мішень) розпорошується в основному у вигляді нейтральних атомів, але частково і у вигляді іонів. Розпорошену речовина конденсується на всій внутрішній поверхні робочої камери, включаючи підкладку - анод.

Гідністю діодного методу іонного розпилення по порівнянні з термовакуумной є те, що велика площа мішені дозволяє отримувати рівномірні по товщині плівки на підкладках будь-якого діаметру, це забезпечує реалізацію групового автоматизованого методу осадження шарів. Поряд з діодними існують триодного системи, звані також іонно-плазмовими.

Магнетронниє системи іонного розпилення - це вдосконалені діодні, в яких в прікатодном області, поряд з електричним, існує кільцеподібне магнітне поле, і ці поля направлені перпендикулярно один одному.

Основними перевагами цього методу осадження металів, напівпровідників і діелектриків є висока швидкість напилення плівок з гарну адгезію з підкладками і мінімальними забрудненнями фоновими домішками.

Метод іонно-термічного випаровування - це комбінація термічно стимульованого випаровування речовини та іонного розпилення, реалізована в декількох варіантах:

1) резистивное або електронно-променеве випаровування речовини з наступною іонізацією його парів в плазмі робочого газу;

2) випаровування речовини розігрівом в ВЧ - поле з одночасної високочастотної іонізацією його парів.

В обох схемах рух іонів испаряемого речовини до підкладці і осадження на неї обумовлені дією електричного поля між випарником і підкладкою. В залежності від складу загрожених шарів, який можемо бути досить складним (наприклад нітриди, карбіди та ін), їх структури та ступеня адгезійної зв'язку з підкладкою, до останньої може прикладатися потенціал до 10 кВ. Наявність електричного поля високої напруженості під час напилення дозволяє здійснювати процес з великими швидкостями без нагріву підкладок до високих температур.

На закінчення необхідно відзначити, що універсальних методів осадження тонких плівок для будь-яких комбінацій матеріалів плівки і підкладки з різними фізико-хімічними властивостями на сьогодні не існує. Конкретний метод осадження повинен вибиратися і відпрацьовуватися по режимам і умовами проведення для даного типу мікроелектронного пристрою в Відповідно до його функціональним призначенням. Вибір того чи іншого способу осадження визначається заздалегідь на етапах проектування і моделювання технології виготовлення пристроїв з необхідним виконанням вимог по хімічним складом, чистоті, структурі, стехіометрії, морфології поверхні та фізичним властивостям плівок.

Нині в світі проводять багато досліджень в області плазмово-іонних технологій. Багато фірм впровадили ці технології в виробництво. Фірми Unixis, Bodycoat Group з дочірними фірмами Ionbond u Eifeler, Cen, Platit, Sandvik Coromant, Kennametal, Kyocera використовують традиційні технології нанесення карбідів, нітридів та оксидів, правда, починають використовувати і складні одно- і багатошарові покриття нітридів, карбідів, карбонітридів декількох металів, в результаті цієї обробки вони одержують підвищення стійкості, яке досягає 10-20 хвилин для чорнового і напівчорнового різання.

У країнах СНД займалися плазмово-іонними покриттями ХФТІ, ВНІ EТО, НВО Eлектротерм, Саратов, ЦНДТІ, НПП Ротор та інші. Процесами нанесення покриттів займалися такі дослідники, як Аксьонов І.І., Верещака О.С., Внуков Ю.І, Костюк Г.І., Кривобоков В.П., Андрєєв А.А., Мацевитий В.М., Мєсяц Г.А., Романов А.А., Толок В.Т., Хороших В.М. На цей час досягнуто такі результати: підвищення стійкості різального інструменту 3 – 3.5 рази; загальної зносостійкості 2.7 – 3.2 рази; корозійної стійкості до 2 разів. Ці результати отримані за допомогою плазмово-іонних технологій. Але ці технології мають ряд недоліків. Основний недолік цих технологій – це просторова нерівномірність обробляючого потоку, яка призводить до утворення покриттів з різною товщиною. Іншим недоліком плазмово-іонних технологій є залежність властивостей покриттів від температури підкладки під час їх формування. Тому, вдосконалення плазмово-іонних технологій – актуальна задача. Основні напрямки для вдосконалення цих технологій це можливість керування температурою та просторовою нерівномірністю обробляючого потоку. До того ж вдосконалення треба проводити на існуючому обладнанні для запобігання підвищення собівартості виробів.

Зміст:

1. Вступ.

2. Механізм утворення хімічно активних частинок в газорозрядній плазмі.

3. Способи підвищення реактивності плазми.

4. Механізм плазмохімічних та іонно-хімічних травлень матеріалів.

5. Механізм взаємодії хімічно активних іонів з матеріалами при ІХТ.

6. Дефекти в при поверхневих шарах кремнію після реактивно-іонного травлення.

7. Іонні джерела.

8. Основні параметри плазмових іонних джерел.

9. Призначення іонних джерел.

10. Іонний потік можна охарактеризувати наступними основними параметрами.

11. Застосування іонних джерел в технології.

12. Іонне (катодне), іонно-плазмове, магнетрона і іонно-термічне розпорошення.

Література:

1. Волькенштейн Ф.Ф. Физико-химия поверхности полупроводников.

М.: Наука. 1973. - 400 с.

2. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы

для травления и очистки материалов. М.: Энергоатомиздат. 1987.–264с.

3. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка

материалов. М.: Радио и связь. 1986. – 232 с.

4. Орликовский А.А. Плазменные процессы в микро- и наноэлектронике.