Научное и технологическое обеспечение нанесения упрочняющих наноразмерных тонкопленочных покрытий для изделий электронной техники

• Автор: Осипов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ И

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ.

1.1. Многослойные тонкопленочные покрытия и области их применения

1.1.1. Микроэлектроника.

1.1.2. Микроэлектромеханика.

1.1.3. Оптика.

1.1.4. Машиностроение.

I 1.2. Особенности технологий формирования многослойных

нанокомпозитных тонкопленочных покрытий

1.3. Оборудование для нанесения многослойных тонких пленок.
1.4. Перспективные направления применения тонкопленочных нанокомпозитных материалов
Выводы по первой главе.
2. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР И ПРОБЛЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ.
2.1. Процесс формирования тонких пленок в вакууме
2.2. Влияние структуры пленки на ее механические свойства
2.3. Влияние границ раздела поверхностей на свойства многослойной пленки.
Ф 2.4. Влияние поверхности пленки на ее свойства.
2.5. Теоретические модели расчета твердости
Стр.
2.6. Проблемы измерения твердости тонких пленок посредством
микро и наноиндентирования
2.6.1. Особенности микроиндентирования.
2.6.2. Особенности наноиндентирования
Выводы по второй главе.
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТОНКИХ ПЛЕНОК.
3.1. Опытноэкспериментальное оборудование.
3.1.1. Установка плазмохимического осаждения.
3.1.2. Установка нанесения тонких пленок в вакууме
3.1.3. Вакуумный универсальный пост.
3.2. Промышленная установка вакуумного нанесения
тонких пленок.
3.3. Аналитическое и измерительное оборудование.
Выводы по третьей главе.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ОДНО И МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР.
4.1. Осаждение А1, Си, Т и пленок на А1 основу
4.2. Осаждение ТаСН, ТаСНТ, i, ii
пленочных структур на А1 основу.
4.3. Осаждение А1 и Т пленок на основу
из коррозионностойкой стали
4.4. Осаждение i многослойных структур на основу
из коррозионностойкой стали
4.5. Осаждение Т и многослойных i нанопленок
ф на А1 основу
4.6. Осаждение многослойных пленочных структур титангидрогенизированный аморфный углерод
Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Пленки с нанометровыми толщинами обладают твердостью, которая в несколько раз превышает значение твердости обычных массивных материалов. Исследования показали, что наноэффект проявляется на тонких пленках (0,. Интересным феноменом, обнаруженным впервые, является влияние метода осаждения тонких пленок на характер и величину наноэффекта. Механические свойства пленок (твердость) из одного и того же материала, сформированные на одной и той же основе, но принципиально различными методами осаждения, существенно отличаются друг от друга. Впервые для ряда материалов экспериментально установлено, что сохранить высокую твердость многослойного покрытия на основе наноразмерных пленок возможно при объединении слоев с толщиной не более . В заключении анализируются полученные результаты и приводятся общие выводы по работе. Результаты исследований современной технологии тонких пленок, согласно которым наиболее перспективными методами формирования многослойных наноразмерных тонкопленочных покрытий с повышенными механическими свойствами являются магнетронное распыление и ионно-лучевое осаждение, реализуемые в едином вакуумном цикле модернизированного или вновь созданного технологического оборудования. К). Результаты исследований механических свойств многослойных нано-размерных тонкопленочных покрытий посредством микро- и наноиндентиро-вания, согласно которым создание в пленочных материалах дислокационных барьеров (межфазные поверхности раздела) и регулирование расстояний между ними позволяют управлять прочностью и пластичностью этих покрытий. Многослойные тонкопленочные покрытия и технологии их форомирова-ния получили широкое распространение и занимают весьма обширную область, включающую в себя целый ряд направлений физики, химии, биологии, электроники, медицины и других наук. Например, за последние годы многослойные покрытия были и продолжают быть востребованными в таких направлениях как полупроводниковые структуры, магнитные структуры, двумерные многослойные структуры, молекулярные структуры, конструкционные материалы. ЛЛ. В данной области используются различные тонкопленочные покрытия, к которым в основном предъявляются жесткие требования по электрическим (удельное сопротивление), магнитным и механическим (адгезия) свойствам. Целевыми объектами таких структур являются сенсоры (рис. НС) (рис. В производстве ИС вакуумным нанесением тонких пленок можно получать проводники и контактные площадки, тонкопленочные резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы, диэлектрические покрытия и магнитные пленки, полупроводниковые структуры. В качестве материалов пленки используются металлы, диэлектрики, полупроводниковые и магнитные сплавы и соединения [4]. Рис. Рис. Al/Si/Ti, Al/Si+TiW, AIN+Al/Si, W, Рис. Полупроводниковая структура с TiN. Al, Ti/TiN, W (рис. Металлизация на основе тугоплавких металлов используется в производстве биполярных приборов для создания диффузионных барьерных слоев W+%Ti и многослойных структур типа W+%Ti-Al и W+%Ti-Au [5]. Тонкие алмазоподобные пленки широко применяются в качестве защитных, пассивирующих и снижающих коэффициент трения покрытий магнитных и оптических дисков, головок винчестеров и видеомагнитофонов, валов копировальных приборов и микроскопов, предметных столиков и прецизионных устройств перемещения, гидравлических пар, экранов дисплеев и предохраняющих золоченые покрытия от стирания и трущиеся поверхности от залипа-ния [6, 7]. Слоистая структура Si/AlN(Zn)/ajiMa3(B), содержащая A1N, легированный цинком, и алмаз, легированный бором, используется в производстве фотодиодов [8]. Многослойные тонкопленочные покрытия на основе пленок A1N применяются для защиты тонкопленочных термопечатающих матриц (ТТМ) (рис. Слой AlNaM (толщина 0,2. Та-резисторов термопечатающей матрицы от окисления при осаждении А. Слой аморфного А (0,2. Вт/(м-К)) фокусирует тепловые потоки от Та-резисторов, обеспечивая качество печати [9]. ЕйЯМ? Рис. Многослойные структуры алмаз/диэлектрик (полупроводник), например, алмаз(1. Г” . Рис. Ю]. На основе слоистых структур 8і/алмаз/7пО, формируемых в едином технологическом цикле, изготавливают СВЧ-фильтры на ПАВ.