CC BY
15
Вестник ДГТУ. Технические науки. №12, 2006
Полупроводниковые материалы и приборы
МАГНЕТРОННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МИШЕНЕЙ
@ГС)ьх (АЬЯ)х ИОНАМИ AR+
Гусейнов М.К., Билалов Б.А.
Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала
Введение.
Развитие электронной и микросистемной техники диктует необходимость расширения круга материалов применяемых для создания микроэлектронных приборов и устройств. Это вызвано стремлением к расширению областей применения этих приборов, возрастанием требований к их надежности, стабильности параметров и устойчивости к внешним неблагоприятным воздействиям. Одним из путей решения этой проблемы является создание изовалентных и гетеровалентных твердых растворов на основе уже известных полупроводников [1]. Подбирая соединения и их относительное содержание в твердых растворах можно создавать материалы с заранее заданными свойствами.
Интерес к композиции «карбид кремния - нитрид алюминия» определяется возможностью образования твердых растворов с широкой областью гомогенности, благодаря кристаллохимической совместимости SiC и АШ [2]. Близость параметров решеток и температурных коэффициентов расширения SiC и ЛШ позволяет получать непрерывный ряд твердых растворов ^С)1-Х(ЛШ)Х с шириной запрещенной зоны от 3.0 до 6.2 эВ.
Существующие в настоящее время методы получения твердых растворов ^С)^ Х(ЛШ)Х имеют существенные недостатки, связанные с технологическими трудностями и не позволяют получать однородные пленки заданного состава. Поэтому разработка метода управляемого получения твердых растворов ^С)1-Х(ЛШ)Х является важной задачей [2].
В настоящее время метод магнетронного распыления, обладающий рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными методами, такими как испарение в вакууме и высокочастотное ионно-плазменное распыление является одним из основных методов в технологии микроэлектронных изделий. В связи с этим одной из задач выполняемых работ является оптимизация технологического процесса получение пленок твердых растворов ^С)1-Х (ЛШ)Х магнетронным распылением поликристаллических мишеней ^С)1-Х (ЛШ)Х. Поскольку процесс формирования пленок твердых растворов ^С)1-Х (ЛШ)Х во многом зависит от значения и распределения скорости распыления по поверхности распыляемой мишени были исследованы зависимости скорости распыления Ур и рельефа поверхности от состава мишени.
Экспериментальная часть
Образцы-мишени вырезались из поликристаллических горячепрессованных спеков ^С)1-Х (ЛШ)Х разных составов от х = 0,1 до 0,7. Распыление проводили в рабочей камере установки ВУП-4 магнетроном при напряжении U= 600 - 1200, плотности разрядного тока J = 1 - 5мА\см2 и остаточном давлении рабочего газа Лг Р = 0,6-1*10-3мм. рт.с. Скорость распыления определялась методом измерения толщины распыленного слоя по высоте ступеньки И, которая образуется на поверхности мишени при ионной бомбардировке.
Вестник ДГТУ. Технические науки. №12, 2007
Результаты и обсуждение
Результаты измерений зависимости скорости распыления от удельной мощности разрядного тока представлены на рисунке 1. Как видно, с увеличением мощности разрядного тока скорость распыления мишеней линейно возрастает, причем мишени с большим процентным содержанием AlN распыляются медленнее, чем мишени с малым содержанием AlN.. Из полученных данных следует, что при распылении мишеней с 50 вес.% AlN со скоростью Ур = 0,4 нм/с необходимо увеличить подводимую мощность примерно в два раза, чем при распылении мишеней, содержащих 10 вес.% AlN. Согласно [3] при больших энергиях бомбардирующих частиц увеличивается их пробег в мишенях. При этом распыление происходит в основном не за счет непосредственных ионно-атомных столкновений, а за счет каскада столкновений между атомами мишени, получив-
Рис.1. Зависимость скорости распыления Vp от удельной мощности разрядного тока W при различных составах мишени: 1- 10 вес.% ЛШ; 2-30 вес.% ЛШ; 3-50 вес.% ЛШ.
шими избыточную энергию от бомбардирующего иона, т.е. распыляются атомы из объема мишени. Таким образом, при больших мощностях разрядного тока изменяется механизм распыления и состав потока распыленных частиц, за счет объемных атомов мишени. В ходе исследований облученных Аг+ мишеней на поверхности наблюдались локальные особенности рельефа типа "конус в лунке" с
5 2
характерными размерами порядка 1-10 мкм и плотностью до10 см- . Наиболее выражено такие особенности наблюдается в мишенях с большим содержанием ЛШ. Размеры и плотность таких неоднородностей поверхности зависят от дозы ионного облучения Б = .И (где 1-время облучения). Образование такого типа морфологии объясняется тем, что при взаимодействии бомбардирующих ионов с мишенями Б1С-ЛШ четырехкомпонентного состава кинетическая энергия бомбардирующих частиц неодинаково распределяется между Б1С, ЛШ и другими компонентами, так как в каскадах столкновений участвуют атомы Б1, С, Л1, N с различными массами и энергиями связи в исходной структуре.
Библиографический список:
1. Цветков В.Ф. // Широкозонные полупроводники. Межвузовский научно-тематический сборник. Дагестанский Государственный Университет. Махачкала,1988. с.60-73.
2. Лучинин В.В. Таиров Ю.М. Карбид кремния - материал экстремальной электроники // Петербургский журнал электроники. Вып.3,1996. с.53-78.
3. П.А.Берт, Н.П.Сошников \\ Ж.Т.Ф.1997,том 67,№6 с 3-117.
