Вакуумная технология получения тонких пленок термическим испарением.

Технология гальванических покрытий (схема процесса).

Технология химических покрытий. Химическое осаждение пленок меди.

Процесс химической металлизации диэлектриков отличается тем что с начала детали обрабатываются в растворе двухлористого олова (сенсибилизация)

SnCl₂+2H₂0 = Sn(OH)₂ + 2HCl.

Далее проводят активирование в растворе двухлористого палладия

Sn(OH)₂+ PdCl₂ = Pd + Sn0₂ + 2HCL

В результате этих операций на поверхности детали осаждаются ионы палладия, которые являются центрами кристаллизации (катализатором) при осаждении меди.

Растворы для химического меднения составляют на основе сернокислой меди (CuSO₄)

В качестве восстановителя используется формалин.

Гальванические методы применяют для формирования как защитных покрытий, так и токопроводящих. Особенно широко эти методы используют при изготовлении печатных плат для металлизации диэлектрических оснований.

При гальванической металлизации используется водный раствор соли металлов. Осаждаемый металл содержится в нем в виде ионов.Необходимые для восстановления электроны поступают от внешнего источника постоянного тока. Под действием электрического поля ионы металла движутся к катоду и нейтрализуются на его поверхности согласно реакции, например, для меди: Сu++ + 2е = Сu. Таким образом, для гальванической металлизации заготовка (подложка) выполняется катодом, а анодом служит преимущественно осаждаемый материал (реже — нерастворимые аноды из серебра или нержавеющей стали). Таким методом получают пленки меди, цинка, серебра, золота, кадмия, хрома, многокомпонентных металлических сплавов.

Для проведения процесса термического испарения приме­няют испаритель, который служит для размещения материала формируемой пленки и поддержания его при температуре, до­статочной для получения заданного давления паров. Наиболее распространены резистивные и электроннолучевые испари­тели. В резистивных испарителях разогрев происходит за счет джоулевой теплоты при прохождении через них электрического тока. Ионное распыление является одним из наиболее известных способов нанесения покрытий.

 

45. Вакуумные методы получения плёнок ионным распылением.

Перевод материала плёнки в газообразное состояние осущест­вляют или методом термического испарения, или ионным распылением.

Достичь максимальной чистоты пленки позволяют электрон­нолучевые испарители). В простых устройствах с нагревом электронной бомбардировкой катод расположен вблизи испаряемого материала или тигля. Под действием ускоряющего напряжения между катодом и тиглем поток электронов устрем­ляется на испаряемый материал

Электроны в разряде приобретают достаточно высокую кине­тическую энергию. В результате столкновения с молекулами или атомами рабочего вещества электроны передают им свою энер­гию, при этом могут протекать такие процессы, как возбуждение атомаади молекулы, ионизация, диссоциация молекулы.

46. Реактивное ионное распыление,технология плёнок сложного состава.

При бомбардировке ионами поверхности катода идет разрушение оксидных слоев, практически всегда присутствующих на поверхности. Распыленные атомы металла взаимодействуют с активными газами (кислородом, азотом), и в результате осаж­даются слои, загрязненные неконтролируемыми примесями, При этом, однако, наблюдается снижение парциального давле­ния химически активных газов в камере, поэтому, как правило, всегда на начальной стадии осаждение покрытия производится на технологическую заслонку. По истечении некоторого времени заслонка открывается, и идет осаждение плёнки на поверхность подложки. Распыленные атомы при своем движении к подложке претерпевают многочисленные столкновения. В результате атомы распыляемой мишени теряют свою энергию, что вызывает, как правило, снижение адгезионной прочности осаждаемого покры­тия. С. целью уменьшения потерь энергии распыленных атомов в процессе их движения в газовой фазе расстояние между анодом и катодом делают минимальным. Процесс распыления может производиться в химически активной среде, которая специально создается в рабочей камере. В этом случае процесс называют реактивным ионным нанесением плёнки. Таким методом на поверхности подложки формируют слои из оксидов, нитридов, карбидов металла.

47. Формирование конфигурации тонкоплёночных элементов с помощью свободных масок.

Свободная маска представляет собой трафарет, изготовленный из металлической фольги (преимущественно из бериллиевой брон­зы или молибдена). В трафарете предусмотрены щели и отверстия согласно топологии наносимых на подложку элементов. Маска J называется свободной из-за наличия неустранимого зазора между" ней и подложкой в процессе осаждения слоя, что ухудшает точность | формирования рисунка. При отсутствии зазора на подложке должна сконденсироваться пленка, линейные размеры которой будут строго соответствовать линейным размерам вырезов в маске. Наличие за­зора приводит к образованию зоны «размытости» рисунка, которая проявляется за счет отражения атомов напыляемого вещества от стенок выреза маски и испарения их с внутренней стороны.

Кроме величины микрозазора, на размытость оказывают влияние толщина маски и клинообразность профиля ее вырезов. С увеличением толщины маски увеличивается ее жесткость, одна­ко усиливается затенение подложки. На практике маски обычно изготавливают из фольги толщиной приблизительно в половину ширины минимального выреза.

Метод свободных масок имеет широкое распространение при изготовлении пленочных и гибридных ИМС средней степени интеграции. С помощью свободных масок обеспечивается вос­произведение конфигурации маски на подложке не ниже ±25 мкм для элементов шириной 200 мкм.