Технология осаждения пленок оксинитрида титана методом реактивного магнетронного распыления

• Автор: Пинаев, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Применение, свойства и технология осаждения пленок оксинитрида титана обзор литературы.

1.1. Области применения

1.1.1. Пленки оксинитрида титана ТЮ21дМ.г.

1.1.2. Пленки оксида титана ТЮ2.

1.1.3. Пленки нитрида титана ИМ

1.2. Управление составом и кристаллической структурой

1.3. Технология осаждения

1.3.1. Особенности метода реактивного магнетронного распыления.

1.3.2. Диагностика процесса осаждения

1.4. Моделирование процессов реактивного распыления.
Выводы и постановка задач диссертационного исследования .
Глава 2. Контроль процесса осаждения оптическая эмиссионная спектроскопия
2.1. Диагностика плазмы методом ОЭС
2.2. Идентификация линий в спектрах испускания плазмы .
2.2.1. Экспериментальное оборудование .
2.2.2. Распыление титановой мишени в среде аргона .
2.2.3. Распыление титановой мишени в среде кислорода .
2.2.4. Распыление титановой мишени в среде азота
2.3. Оптическая эмиссионная спектроскопия при осаждении
пленок оксинитрида титана .
2.3.1. Распыление титановой мишени в среде аргона и кислорода
2.3.2. Переходные процессы при распылении
титановой мишени в среде аргона и кислорода .
2.3.3. Распыление титановой мишени в среде аргона и азота
2.3.4. Переходные процессы при распылении
титановой мишени в среде аргона и азота.
2.3.5. Распыление титановой мишени в среде аргона, кислорода и азота.
Выводы
Глава 3. Контроль процесса осаждения Зонд Ленгмюра
3.1. Диагностика плазмы с помощью зонда Ленгмюра.
3.2. Основные приближения зондовой теории Ленгмюра и
погрешности зондовых измерений.
3.2.1. Влияние постоянного магнитного поля магнетрона .
3.2.2. Возмущение плазмы, вносимое зондом
3.2.3. Загрязнение поверхности зонда.
3.2.4. Влияние колебаний потенциала плазмы на зондо
вую характеристику
3.3. Метод двойного зонда Ленгмюра.
3.3.1. Конструкция и схема включения двойного зонда . .
3.3.2. Обработка ВАХ двойного зонда
3.4. Определение параметров плазмы .
3.4.1. Определение параметров плазмы при распылении титановой мишени в среде аргона.
3.4.2. Определение параметров плазмы при распылении титановой мишени в среде аргона и кислорода .
3.4.3. Определение параметров плазмы при распылении титановой мишени в среде аргона и азота.
Выводы
Глава 4. Неизотермическая модель распыления металла в
трехкомпонентной газовой среде .
4.1. Основные допущения
4.2. Система уравнений.
4.2.1. Кинетика формирования слоя оксинитрида за счет поверхностной химической реакции.
4.2.2. Уравнение стационарного состояния поверхности мишени.
4.2.3. Уравнение стационарного состояния поверхности подложки и стенки камеры.
4.2.4. Газовые потоки при реактивном распылении . . . .
4.2.5. Система уравнений
4.3. Анализ обобщенной модели
4.3.1. Взаимное влияние потока азота и кислорода . . . . Выводы
Глава 5. Рекомендации по практическому применению
технологии осаждения пленок оксинитрида титана
5.1. Разработка технологии осаждения .
5.1.1. Применение модели для оценки границ
рабочих режимов
5.1.2. Экспериментальное уточнение границ
рабочих режимов
5.1.3. Влияние основных независимых параметров . . . .
5.1.4. Влияние термообработки
5.2. Дифференциальный УФ фотоприемник.
5.3. Пленочные электроды
Заключение.
Литература


Она изложена на 3 страницах машинописного текста, включает 0 рисунков, 5 таблиц и содержит список литературы из 5 наименований, среди которых отечественных и 8 иностранных авторов. В настоящее время большое внимание исследователей привлекают пленки оксинитридов переходных металлов, вследствие того, что, во-первых, такие материалы обладают широким спектром электрофизических и химических свойств, во-вторых, существуют широкие возможности для управления данными свойствами путем изменения пропорции между содержанием кислорода и азота в пленках. Большое количество публикаций посвящено группе пленок оксинит-рида титана ТЮ2(1_х)^г (О < х < 1), которые на шкале проводимости занимают диапазон от проводящего нитрида титана ПЫ (х = 1) до полупроводникового оксида титана ТЮ2 (х = 0). Следует отметить, что возможно получение непрерывного ряда соединений Т2(1-Х)МХ с 0 < х < 1, однако наибольший интерес авторов работ привлечен к изучению свойств пленок ТЮ2(1-. Г)М. Г с малым содержанием азота х < 0. В данной главе приведен обзор наиболее характерных результатов работ, посвященных изучению состава, структуры и свойств пленок окси-нитрида титана с различным содержанием азота и кислорода, возможному применению данных пленок, методам их получения, выполнен критический анализ достигнутых результатов и определены задачи, требующие решения. Материалы этой главы опубликованы в работах автора [А1, А2]. ТЮг. Оксинитриды образуют непрерывный ряд химических соединений, в которых кислород при увеличении ОТ X — О последовательно замещается азотом. При этом в материале происходит красный сдвиг края фундаментального поглощения от 0 к 0 им и более (уменьшается ширина энергетической щели полупроводника от 3. В до 2. В и менее [1]). Среди соединений этой группы высокий интерес представляют материалы с малым стехиометрическим коэффициентом . Добавление азота также приводит к изменению показателя преломления и показателя поглощения пленок Ti(]_x)Na. Это даст возможность их применения в многослойных оптических системах и солнечных батареях [3-5]. Изменение оптических свойств пленок Ti(i_X)Nx, в частности сдвиг края фундаментального поглощения, позволяет применять данные пленки в качестве фотокаталитических покрытий [6-]. Пленки Ti(i-. Nx с малым содержанием азота также находят применение в микроэлектронике, в частности при создании металл-диэлек-трик-металл емкостных структур в качестве диэлектрического слоя [, ], в качестве high-/? КМОП-тех-нологии [], в качестве тонкопленочных резисторов [, ]. Следует отметить, что также возможно применение пленок Ti(i_x)Nr с малым содержание кислорода в роли диффузионного барьера с повышенными ан-тидиффузионными свойствами [, ]. Существует еще одно важное применение пленок Ti(i-. N.r, которое не связано с фотоэлектрическими или полупроводниковыми свойствами материала. В наши дни в портативных устройствах, ноутбуках, мобильных телефонах в качестве подложки широко используются полимеры, которые должны удовлетворять требованиям износостойкости, гибкости и оптической прозрачности. Однако недостатком таких полимеров является недостаточное сопротивление к проникновению газов []. Частным случаем обширной группы материалов ТЮ2(1-А. МХ при значении стехиометрического коэффициента х — 0 составляют пленки ТЮ2. Пленки ТЮ2 относятся к группе оксидов переходных металлов, которые обладают свойствами широкозонных полупроводников. Типичное значение ширины энергетической щели для пленок оксидов переходных металлов составляет: для ТЮ> — 3. В, для >УОз — 3. В. для 2пО — 3. В, для Та5 — 4. Пленки ТЮ2 имеют низкое поглощение в видимом диапазоне (показатель поглощения не превышает величины 0. Возможность управления оптическими свойствами пленок ТЮ2 позволило начать немецкой компании 5? ОтЬН производство датчиков УФ излучения на их основе. Кроме того, благодаря своим полупроводниковым свойствам, пленки ТЮ2 находят применение для фотокаталитиче-ского расщепления воды [], в качестве фотокатализаторов и самоочищающихся покрытий []. Вследствие высокого значения диэлектрической проницаемости е оксидов переходных металлов данные материалы перспективны для применения в качестве \igh-k диэлектрика в элементах интегральных микросхем.