СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2012

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Более толстые слои относились к толс тым плёнкам иформировали методом намазывания и вжигания паст, мето дом ламинирования, методом погру жения в расплавы и методами хи мического или электрохимического осаждения из растворов. В настоящее время, в связи с развитием мощных электронных и светодиодных освети тельных приборов, граница толщины тонкоплёночных слоёв, особенно мед ных, постоянно повышается и уже до стигла 15…25 мкм. Кроме того, тонкие плёнки, исполь зуемые в микроэлектронике, оптике и точноймеханике, должныосаждаются в атомарном или молекулярном виде с помощью потоков индивидуальных нейтральных или заряженных атомов илимолекул, так как получаемые функ циональные слои и покрытия должны иметь атомарную гладкость. Поэтому целые классыпроцессов осаждения из газовой и жидкостной фаз, в которых тонкие плёнки осаждаются в виде клас теров и наночастиц, например, ион но кластерное осаждение (ion cluster deposition) и золь гель (sol gel) техно логии, здесь не рассматриваются. ВмикроэлектроникепроцессыФОГФ используются для осаждения функцио нальныхслоёвалюминия (Al)иегоспла вов с кремнием и медью Al[(1…4)%Si], Al[1%Si,0,5%Cu], Al[0,5%Cu], титана (Ti), тантала (Ta), никеля (Ni), кобальта (Co), платины (Pt), хрома (Cr) и меди (Cu), а также тонких зародышевых слоёв (seed layers) меди и золота (Au). Процессы реактивного ФОГФ применяются для осаждения барьерных слоёв нитридов титана и тантала (TiN и TaN), а также антиотражающих слоёв нитрида тита на и окиси хрома (Cr2O3). В оптике процессы ФОГФ использу ются для осаждения металлических от ражающих излучение слоёв для зеркал, например, плёнок алюминия (Al) ихро ма (Cr); поглощающих излучение слоёв дляшаблонов, например, плёнок золота (Au) и вольфрама (W). С помощью про цессов реактивного ФОГФ осаждаются антиотражающие и просветляющие покрытия оксидов алюминия, хрома и кремния (Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 и SiO 2 ). В точной механике процессы обычного и реак тивного ФОГФ используются для осаж денияизносоустойчивых, сверхтвёрдых, коррозионностойкихиантифрикцион ных покрытий на основе тугоплавких металлов, а также их оксидов, нитридов и карбидов на различные взаимодей ствующие детали и инструменты. Х АРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУРЫ ДО И ПОСЛЕ ОПЕРАЦИИ ФОГФ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СЛОЯ На операцию ФОГФ функциональ ного слоя в общем случае поступает структура со сформированным в под слое или подложке топологическим рисунком (гладкие подслой или под ложка являются частными случаями), которая имеет следующие исходные характеристики (см. рис. 2а): 1) материал подложки или подслоя или материалы подслоёв; 2) площади материалов подслоёв на пластине; 3) параметры рельефа подслоя (под ложки), включающие: ● наименьший период регулярных структур – ступенек, канавок, отверс тий (параметр c на рисунке 2а); ● ширину (или диаметр) a и высоту (или глубину) h 0 элементов регуляр ных структур (ступенек, канавок, от верстий) с наименьшим периодом ( a = b и a + b = c , см. рис. 2а); ● ширину (или диаметр) и высоту (или глубину) наиболее узких и на иболее высоких (глубоких) одиноч но расположенных ступенек, кана вок, отверстий. Отношение глубины канавки к её ширине, глубины отверстия к его диа метру и высоты ступеньки к еёширине называется аспектным отношением (aspect ratio, AR) и служит важной ха рактеристикой рельефа с точки зре ния его покрытия или планаризации осаждаемыми пленками. С операции ФОГФ могут выходить структуры трёх видов: 1) структуры со сверхтонкими (1…100 нм), обычными тонкими (500…1500 нм) и толстыми (5…25 мкм) плёнками, осаждёнными на гладкую поверхность подложки (или подслоя) и используемые в качестве приборных, адгезионных, стопорных, защитных, маскирующих и антиотражающих функциональных слоёв (ФС); 2) структуры с тонкими плёнками, осаждёнными на рельефную поверх ность подложки и используемые в ка честве зародышеобразующих (seed, nucleation), смачивающих (wetting), адгезионных и барьерных (barrier) ФС (см. рис. 2б); 15 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2012 a) б) в) Одиночная ступенька Регулярная структура d > 10c h 0 c a b 3 2 1 x ? z y h g h I 4 Рис. 2. Вид структуры до (а) и после (б, в) операции физического осаждения из газовой фазы (ФОГФ) функционального слоя 1 – подложка, 2 – гладкий подслой, 3 – рельефный подслой, 4 – незаполненные функциональным слоем пустоты (voids) © СТА-ПРЕСС