Синтез и свойства тонкопленочных гетероструктур на основе ниобия, олова, индия

• Автор: Шрамченко, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ НИОБИЯ, ОЛОВА, ИНДИЯ

1.1. Сравнительный анализ способов получения тонких пленок

1.1.1. Метод термического напыления

1.1.2. Метод магиетронного напыления

1.1.3. Ионноплазменное напыление

1.1.3.1. Процессы, происходящие при взаимодействии

энергетических частиц с поверхностью твердого тела

1.2. Основные физикохимические свойства тонких пленок на основе ниобия, олова и индия

1.2.1. Взаимодействие в системе ниобий кремний

1.2.2. Взаимодействие в системе ниобий олово
1.2.3. Взаимодействие в системе индий ниобий
1.3. Свойства тонких пленок на основе ниобия, олова, индия
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Подготовка исходных подложек
2.2. Магнетронный способ распыления пленок
2.3. Вакуумный отжиг при фотонном нагреве подложек
2.4. Оксидирование в печи резистивного нагрева
2.5. Рентгенофазовый анализ
2.6. Метод резерфордовского обратного рассеяния
2.7. Атомносиловая микроскопия
2.8. Растровая электронная микроскопия
2.9. Методики исследования оптических свойств
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Гетерофазные взаимодействия в процессе синтеза пленочной системы ниобий кремний
3.2. Гетерофазные взаимодействия в процессе синтеза пленочной системы олово ниобий кремний
3.3. Гетерофазные взаимодействия в процессе синтеза пленочной системы индий ниобий кремний
3.4. Оптические свойства пленок сложных оксидов на основе олова и 6 ниобия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


В основе технологии получения тонких пленок лежат различные методы термическое испарение, ионное распыление, магнетронное напыление, ионноплазменное напыление. Для успешного использования материалов на основе тонких пленок необходимо исследование физикохимических процессов, протекающих во время их получения, а также изучение состава и структуры полученных материалов. Целью настоящей работы был синтез гетероструктур 6, Эн ХЬ, 1п 6, послойно напыленных на подложки монокристаллического кремния, изучение основных закономерностей их формирования и изучение гетерофазных взаимодействий в системах в условиях фотонного воздействия. Тонкие пленки широко применяются в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем ИМС, а также при изготовлении фотошаблонов. Получение высококачественных и воспроизводимых по электрофизическим параметрам тонкопленочных слоев является одним из важнейших технологических процессов формирования структур, в том числе и активных и пассивных элементов ИМС. Выбор метода нанесения пленки зависит от ее материала и назначения. Обязательные требования непосредственно на плате должны зарождаться или синтезироваться пленки контролируемого состава и структуры и однородно наращиваться с достаточно высокой скоростью. Гонкопленочная технология базируется на сложных физикохимических процессах, которые являются основой получения различных материалов. Важным этапом является контроль параметров напыления тонких пленок скорости их нанесения, толщины и ее равномерности, поверхностного сопротивления, который проводится с помощью специальных приборов как при выполнении отдельных технологических операций, так и по завершении всего процесса. Одним из важных факторов, влияющих на воспроизводимость электрофизических параметров наносимых в вакууме тонких пленок, является степень чистоты поверхности подложки. На практике идеально чистые поверхности получить невозможно, так как они чрезвычайно активны и быстро адсорбируют находящиеся в окружающей среде примеси и различные поверхностноактивные вещества, тонкие слои которых крайне трудно удалить. Очищают подложки различными физикохимическими способами. Предварительно молекулы воды и адсорбированные молекулы газов удаляют с поверхности подложек перед нанесением пленок в вакуумной камере при температуре 0 0 К в течении 23 минут. Завершающую очистку производят ионной бомбардировкой в вакуумной камере. Если подложки поместить в зону ионов больших энергий, процесс очистки протекает в тлеющем разряде и молекулярные слои воды, газов, оксидов, а также других соединений удаляются за несколько минут. Кроме того, необходимо учитывать возможность повторного загрязнение подложек при транспортировке их в вакуумной камере. Опасность повторных загрязнений состоит в том, что их химический состав неизвестен и не всегда одинаков. Поэтому такие загрязнения приводят к неожиданным последствиям, особенно в условиях промышленного производства. Процесс нанесения топких пленок в вакууме состоит в создании генерации потока частиц, направленного в сторону обрабатываемой подложки и последующей их конденсации с образованием тонкопленочных слоев на покрываемой поверхности. Условимся для краткости называть частицами отдельные атомы или молекулы вещества и различие между ними подчеркивать только в необходимых случаях. Таким образом, при нанесении тонких пленок одновременно протекают три основных процесса генерация направленного потока частиц осаждаемого вещества пролет частиц в разряженном вакуумном пространстве от их источника к обрабатываемой поверхности осаждение конденсация частиц на поверхности с образованием тонкопленочных слоев. Различные загрязнения в виде пылинок и следов органических веществ существенно искажают процесс роста пленок и ухудшают их качество. При нанесении тонких пленок используют два метода генерации потока частиц в вакууме термическое испарение и ионное распыление рис. Тонкие металлические пленки в данной работе получали одним из способов вакуумной технологии, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому проведем сравнительный анализ методов получения тонких пленок.