- •Физико-химические основы процессов микрообработок в технологиях мст
- •Физико-химические основы травления.
- •Жидкостные (мокрые) химические методы травления
- •Термодинамика, кинетика и механизм физико-химических процессов при травлении.
- •2) Гидродксидный (кон) метод
- •4) Тман-метод (тетраметиламмоний гидроксд)
- •Ионно-плазменные (сухие) методы травления
- •Физико-химические основы процессов
- •2.1. Процессы физического осаждения из газовой фазы (pvd).
- •1.2. Испарение в электрической дуге.
- •1.3. Электронно-лучевое испарение.
- •1.4. Импульсное лазерное испарение или абляция.
- •1.5. Ионно-лучевое и ионно-плазменное распыление.
- •1.6. Катодное распыление.
- •1.8. Ионно-лучевое и ионно-плазменное распыление при воздействии высокочастотного электромагнитного поля.
- •1.9. Молекулярно-лучевая эпитаксия.
- •2. Физико-химические процессы и закономерности образования и роста тонких слоев и покрытий, формируемых из газовой фазы физическим осаждением
- •2.1. Образование адсорбционной фазы: механизмы и кинетика элементарных процессов взаимодействия отдельных атомов с поверхностью при их осаждении из газового потока.
- •2.1.1. Энергообмен (аккомодация) с поверхностными атомами подложки.
- •2.1.2. Адсорбция.
- •2.2. Зародышеобразование адсорбционной фазы и рост зародышей.
- •2.2.1. Классическая термодинамическая теория гомогенного зарождения новой фазы в первоначальной фазе.
- •2.2.2. Классическая термодинамическая теория гетерогенного зарождения новой фазы в первоначальной фазе.
- •2.2.3. Классическая кинетическая теория зарождения новой фазы.
- •2.2.4. Статистическая теория зарождения новой фазы.
- •2.2.5. Критическое разделение фаз (фазовые переходы 2-го рода).
- •2.2.2. Современная теория зародышеобразования в адсорбированной фазе при физическом осаждении паров.
- •2.3. Формирование сплошного слоя или покрытия в результате взаимодействия зародышей между собой, их срастание (коалесценция, созревание Освальда)и дальнейший рост слоя или покрытия.
- •2. Процессы химического осаждения из газовой фазы (сvd).
- •3.Формирование тонких слоев и покрытий из растворов (золь-гелевая технология).
- •Формирование тонких слоев и покрытий электроосаждением (гальванотехника, гальваностегия, электролитическое осаждение).
- •Основные параметры тонких слоев (пленок) и покрытий
- •Ионная имплантация
- •4.1. Физические основы метода
Физико-химические основы процессов
формирования тонких слоев и покрытий на твердых подложках
Способы формирования тонких слоев и покрытий на твердых подложках подразделяются на три основные группы:
Формирование в газовой фазе, обычно в вакууме, путем испарения, сублимации или распыления одного или нескольких, химически не взаимодействующих простых или сложных веществ и прямой конденсации частиц газовой фазы на поверхности подложки в результате только физического взаимодействия (методы физического осаждения паров - Physical Vapour Deposition, PVD). К этим методам относится также осаждение (эпитаксия) молекулярных пучков (Molecular Beam Epitaxy).
Формирование в газовой фазе из нескольких простых или сложных веществ, которые в результате химического взаимодействия или и/или разложения образуюn осаждающееся на поверхности подложки необходимое вещество (методы химического осаждения паров - Сhemical Vapour Deposition, CVD). При этом также возможно образование газообразных побочных продуктов реакции, выносимых из камеры с потоком газа.
Формирование из жидкой фазы (истинного или коллоидного раствора исходных компонентов) с последующим удалением растворителя и образованием необходимого вещества в результате химических превращений компонентов (растворы полимеров или преполимеров и золь-гелевая технология).
2.1. Процессы физического осаждения из газовой фазы (pvd).
Основными стадиями этих процессов являются:
Генерация потока или пучка осаждаемого вещества - создание газа (пара) из частиц (атомов, молекул или их агрегатов - кластеров) осаждаемых материалов путем их испарения (evaporation), абляции (ablation) или распыления (sputtering), а также сочетанием этих процессов;
Перенос частиц к субстрату;
Конденсация частиц или осаждение (эпитаксия) молекулярных пучков на субстрате и формирование слоя или покрытия
Классификация методов физического осаждения обычно базируется на процессе, протекающем на первой стадии:
термическое испарение резистивным нагревом;
испарение электрической дугой;
электронно-лучевое испарение;
импульсное лазерное испарение;
ионно-лучевое и ионно-плазменное распыление;
катодное распыление;
магнетронное распыление;
распыление под воздействием высокочастотного электромагнитного поля;
молекулярно-лучевая эпитаксия.
Преимуществами таких процессов генерации потока осаждаемого вещества являются:
возможность перевода в газообразное состояние (пар) практически любых металлов (в том числе тугоплавких) и сплавов, неорганических полупроводниковых и диэлектрических материалов;
простота реализации;
высокая скорость испарения вещества и возможность регулирования ее в широких пределах;
возможность получения покрытий, практически свободных от загрязнения.
1.1. Резистивный нагрев.
В сверхвысоком вакууме (≤1,3·10–8 Па) вещество термически нагревается до температуры испарения или сублимации, после чего его атомы и молекулы конденсируются на подложке. Нагрев резистивным способом обеспечивается за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока непосредственно через напыляемый материал или через испаритель, в котором он помещается. Конструктивно резистивные испарители подразделяются на проволочные, ленточные и тигельные и изготавливаются из тугоплавких металлов (вольфрама, тантала, платины) или графита. Способ применяется при напылении материалов, температура нагрева которых для испарения не превышает 1500 С. Этот метод испарения имеет несколько других существенных недостатков: загрязнение напыляемого материала от нагревателя или тигля, ограничения по мощности нагревательных элементов. Это не позволяет использовать его для нанесения чистых пленок из материалов с высокой температурой плавления.