Электрохимическое осаждение пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?екристаллизации. Первое ограничение относится к алюминию и танталу; при этом максимум разности потенциалов, а следовательно, и максимально достижимая толщина зависит от чистоты подложки, состава электролита и некоторых других параметров. Появление эффекта рекристаллизации также является результатом действия приложенного напряжения. Все окислы, полученные анодированием, до некоторой степени обнаруживают подобный эффект (Al2O3, образующийся при напряжении 500 В, будет содержать в структуре до 10% кристаллических включений), однако особенное этот факт приобретает при выращивании пленок тантала и ниобия.
Рис. 2 Зависимость толщины пленок алюминия и тантала, полученных анодированием то времени осаждения.
Второй способ выращивания пленок основан на применении постоянного напряжения. Такой метод часто используется при выращивании пленок на подложках из алюминия, поскольку при этом через дефекты в пленке можно контролировать электрический пробой, который может иметь место в присутствии сильных электрических полей (например, при анодировании с использованием постоянного тока).
Главные отличительные черты, свойственные всем анодным окисным пленкам, заключаются в том, что они растут аморфными слоями, не образуя кристаллической решетки. Обычно оксидные поверхности получаются гладкими и бездефектными, однако если поверхность металла недостаточно чистая и ровная, на пограничном слое металл - окисел могут появляться дефекты кратерообразной формы, а на границе пленки и электролита - куполообразные.
ГАЗОВОЕ АНОДИРОВАНИЕ
При газовом анодировании жидкостный электролит, аналогичный по составу промышленным электролитам, помещается в камеру низкого давления (10-2 мм. рт. ст.), в которой поддерживается тлеющий разряд. Схематическое изображение экспериментального оборудования показано на рис.3
Как было впервые продемонстрировано Майлсом и Смитом, металлический образец, подвергнутый анодированию, помещается в область наибольшей проводимости тлеющего разряда и положительно заряжается по отношению к аноду. Этим способом анодируют различные металлы (а именно, алюминий, тантал и сплав тантал - титан). Отношение толщины к напряжению в данном случае выше, чем при обычном анодировании (для тантала эта величина составляет 26 /В). Это объясняется повышенной температурой анода в условиях газового разряда. Вообще говоря, газовое анодирование можно с успехом проводить лишь тогда, когда анодируемый металл имеет высокое качество поверхности. Система обладает весьма низким коэффициентом эффективности тока, скорость роста очень мала (внутренние полости анодировать этим методом не возможно). При газовом анодировании очень важно, чтобы анод разрядной цепи был изготовлен из материала, не вступающего в реакцию, в противном случае напряжение системы будет падать на окисле, образующемся на аноде.
Рис. 3 Схема устройства для осуществления процесса газового анодирования
Напыление нейтральными частицами (Рисунок 4.)
(Выбиваемыми из распыляемой мишени ускоренным потоком заряженных ионов, например, Ar+ с энергией 0,1-10 кэВ):
диодные и триодные (с дополнительным ускоряющим и управляющим электродом) системы;
магнетроны (устройства, где на скрещенные электрическое и магнитное поле накладываются сверхвысокочастотные (СВЧ) колебания, что приводит к образованию сложных спиралевидных траекторий заряженных частиц, которые имеют возможность разогнаться до высоких энергий);
ионно-лучевое распыление.
Рисунок 4. Схемы "катодного" и "триодного" напыления пленок нейтральными частицами
а - "диодное" распыление
- катод-мишень,
- подложка,
- подложкодержатель,
- анод.
б - распыление "со смещением"
1 - катод-мишень,
2 - подложка,
3 - подложкодержатель,
4 - анод
в - "триодное" распыление,
1 - катод-мишень,
2 - вспомогательный анод,
3 - подложка,
4 - анод-подложкодержатель,
5 - вспомогательный катод
(термоэмитер электронов)
Напыление заряженными частицами
которые разряжаются на подложках в процессе нанесения:
тлеющий разряд;
магнетронный разряд;
дуговой разряд.
Термическое напыление:
собственно термическое распыление материалов;
пламенное;
взрывное;
световая дуга;
плазменное.
При термическом напылении энергия осаждающихся частиц в 10-100 раз ниже, чем, например при конденсации заряженных частиц, соответственно значительно меньше и адгезия получаемых покрытий.
Методы CVD по способу активации вещества также могут быть соответственно термическими, плазменными, фотонными, лазерными и пр. К достоинствам двух больших групп вышеназванных газофазных способов относится возможность получения значительных поверхностей равнотолщинных пленок с управляемой толщиной. Текущий контроль толщины покрытий может осуществляться спектрофотометрическим методом, путем измерения частотных характеристик пластин-свидетелей, изменяющихся в зависимости от толщины покрытия, гравиметрическ