Методы формирования тонкоплёночных структур
Основы термического вакуумного распыления. Особенности формирования тонких плёнок термовакуумным, ионным, молекулярно-лучевой эпитаксией, химическими и электрохимическими методами. Химические основы процесса получения эпитаксиальных плёнок кремния.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.11.2013 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Технология приборостроения»
539.2 (07) Б484
В.М. Березин, Н.С. Забейворота
МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЁНОЧНЫХ СТРУКТУР
Учебное пособие
Челябинск Издательский центр ЮУрГУ 2010
УДК 539.2 (07) Б484
Одобрено учебно-методической комиссией физического факультета
Рецензенты: А.В. Толчев, И.В. Бычков
Б484 Березин, В.М.
Методы формирования тонкоплёночных структур: учебное пособие / В.М. Березин, Н.С. Забейворота. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - 96 с.
Рассмотрены методы формирования тонких плёнок. Описаны особенности формирования тонких плёнок термовакуумным, ионным, молекулярно-лучевой эпитаксией, химическими и электрохимическими методами.
Учебное пособие предназначено для студентов физического и приборостроительного факультетов, а также может быть полезно аспирантам и специалистам, занимающимся тонкоплёночными технологиями.
УДК 539.2 (07) © Издательский центр ЮУрГУ, 2010
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.ТЕРМОВАКУУМНОЕ НАПЫЛЕНИЕ
1.1 Физические основы термического вакуумного распыления
1.1.1 Испарение вещества
1.1.2 Требования к условиям в пролётном пространстве при создании направленного потока
1.1.3 Конденсация вещества на подложке
1.2 Схема реализации метода термического испарения в вакууме
1.2.1 Реализация метода на современном оборудовании
1.2.2 Достоинства и недостатки метода
2. ИОННОЕ РАСПЫЛЕНИЕ
2.1 Катодное распыление
2.1.1 Основы теории метода
2.1.2 Схема реализации метода
2.1.3 Реализация на современном оборудовании
2.1.4 Достоинства и недостатки метода
2.2 Ионно-плазменное распыление
2.2.1 Особенности процесса
2.2.2 Реализация метода на современном оборудовании
2.2.3 Достоинства и недостатки метода
2.3 Магнетронное распыление
2.4 Высокочастотное распыление
2.5 Синтез плёнок сложного состава
2.5.1 Ионно-плазменные реакции
2.5.2 Ионное перемешивание
3.МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ
3.1 Основы метода
3.2 Реализация метода МЛЭ на современном оборудовании
3.3 Преимущества и недостатки метода
4. ХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЁНОК
4.1 Химические методы
4.1.1 Физические основы процесса
4.1.2 Химические основы процесса получения эпитаксиальных плёнок кремния
4.1.3 Автоэпитаксия кремния
4.1.4 Гетероэпитаксия кремния
4.1.5 Реализация на современном оборудовании
4.2 Электрохимические методы
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ТЕРМОВАКУУМНОЕ НАПЫЛЕНИЕ
Одним из наиболее универсальных методов получения плёночных структур самого различного назначения является метод термовакуумного напыления [1-4]. Этот метод давно и успешно используется в различных областях техники, в том числе для создания дискретных радиокомпонентов и элементов плёночных интегральных микросхем с хорошо воспроизводимыми электрическими параметрами.
Широкое использование этого метода основывается на возможности проведения большинства необходимых технологических операций в контролируемых и «чистых» условиях, что позволяет использовать ряд известных соотношений геометрической оптики, кинетической теории газов, статистической физики, термодинамики и физики твёрдого тела для объяснения эффектов роста и структурных преобразований изготавливаемых тонкоплёночных структур.
1.1 Физические основы термического вакуумного распыления
Для осуществления процесса вакуумного напыления необходимо создать следующие основные условия:
1) обеспечить испарение вещества;
2) создать направленный поток паров;
3) обеспечить конденсацию вещества на подложке.
1.1.1. Испарение вещества
Известно, что средняя кинетическая энергия атомов твёрдого вещества определяется выражением:
3
W = -kT,(1.1)
2
где k = 1,38-10 23 Дж/К - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура.
При повышении температуры твёрдого тела до Т = Тисп энергия атомов становится такой, что происходит разрыв связей между атомами испаряемого вещества, и они все покидают поверхность. Вероятность этого процесса может быть описана выражением вида:
( АЕ 1
P = exp(- Iе 1,(1.2)
V RT J
где Е - энергия, необходимая для перевода атомов в парообразное состояние; R - универсальная газовая постоянная.
Одновременно с испарением происходит и обратный процесс. Некоторые атомы в результате столкновения с атомами пара возвращаются в вещество (конденсируются). При равенстве количества испаряющихся и конденсирующихся атомов в единицу времени наступает термодинамическое равновесие (состояние насыщения), которое характеризуется равновесным давлением PS. Связь давлений насыщенного пара с температурой выражается следующей эмпирической зависимостью:
в
lgPs = A - -,(1.3)
где А и В - постоянные, характеризующие вещество. Температуру вещества, при которой давление насыщенного пара PS = 10 мм рт. ст., называют условной температурой испарения.
По Ленгмюру при давлениях, не превышающих 1 мм рт. ст., истинная скорость испарения не зависит от давления. Если это условие выполняется, то, согласно кинетической теории газов, скорость испарения, выражаемая числом молекул п, покидающих единичную поверхность испарителя в одну секунду, можно записать в виде:
n = - cv,(1.4)
где c - число молекул пара в единице объёма; - - средняя скорость молекул пара.
Если учесть, что:
где Р - давление пара;
Т - абсолютная температура; k - постоянная Больцмана; R - универсальная газовая постоянная; М - молекулярная масса пара, то после подстановки значений v и c в формулу для вычисления п выражение для изменения массы AG испаряемого с единицы поверхности вещества в секунду может быть записано так:
AG = ПМ = ,(1.7)
N \2nRT
где N - число Авогадро.
Использованное в последнем выражении значение давления пара испаряемого вещества может быть подсчитано из уравнения Клайперона для теплоты испарения:
VT dP
L = -- ¦ -- , (1.8)
I dT
где I - механический эквивалент калории (1 кал = 4,18 Дж); V - объём, занимаемый паром массой 1 г.
Теплота испарения L для температур до (1,3-1,5)Тплавл аппроксимируется выражением:
L = L0 - AT, (1.9)
где L0 - скрытая теплота испарения при Т = 0.
Решая уравнение, определяющее AG, в предположении, что пар ведёт себя как идеальный газ, то есть:
PV=mSL, (1.10)
после разделения переменных и интегрирования получим выражение:
lgP = а - рlgT - (1.11)
где а, в , L0 - постоянные для данного вещества.
Аналогичное выражение получено С. Дэшманом и Л. Колером. Согласно проведённому ими анализу, скорость испарения с единицы поверхности может быть определена из выражения:
lgW = C - 0,5lgT - j,(1.12)
где C = A + 0,5lgM + 5,766.
В табл. 1.1 приведены значения коэффициентов А, В и С для материалов, наиболее часто используемых в плёночной микроэлектронике.
Для некоторых веществ условная температура испарения ниже температуры плавления, то есть эти вещества испаряются из твёрдого состояния минуя жидкое состояние (возгонка или сублимация).
Количество вещества в граммах, покидающее 1 см свободной поверхности вещества за 1 секунду, называют скоростью испарения. Она может быть определена формулой:
P - P
W = (1.13)
P0
где P - давление вещества над поверхностью; PS - давление насыщенного пара; P0 - давление окружающего пара; С - постоянная, зависящая от природы вещества.
Таблица 1.1
Значения коэффициентов A, B, C для различных материалов
|
Материал |
A |
B-10-3 |
C |
Материал |
A |
B-10-3 |
C |
|
|
Cu |
11,96 |
16,98 |
8,63 |
Ta |
13,04 |
40,21 |
9,93 |
|
|
Ag |
11,85 |
14,27 |
8,63 |
Cr |
12,94 |
20 |
9,56 |
|
|
Au |
11,89 |
17,58 |
8,8 |
Mo |
11,64 |
30,85 |
8,4 |
|
|
Al |
11,79 |
15,94 |
8,27 |
W |
12,4 |
40,68 |
9,3 |
|
|
Si |
12,72 |
21,3 |
9,21 |
Mn |
13,74 |
13,74 |
8,77 |
|
|
Ti |
12,5 |
23,23 |
9,11 |
Ni |
20,96 |
20,96 |
9,4 |
|
|
V |
13,07 |
25,72 |
9,69 |
Из выражения видно, что процесс вакуумного напыления плёнок возможен при PS > P. В том случае, если давление окружающего газа P0 будет высокое, то скорость испарения будет малой.
Достаточно благоприятные условия для испарения материала возникают при давлении насыщенного пара PS не более 1 мм и давлении окружающего газа P0 не более 10 мм рт. ст., когда пар имеет возможность свободно и равномерно распределиться по объёму замкнутого пространства. В этом случае скорость испарения может быть подсчитана по уравнению:
M
V = 0,05833 * PS J -- ,
где М - молекулярный вес, г/моль; Т - абсолютная температура, К. Для большинства веществ при температуре испарения, PS = 1 мм рт. ст., и -3
P0 = 10 мм рт. ст. V = 0,1 мг/см2-с.
На каждые 10-15 % превышения температуры вещества сверх его температуры испарения давление паров возрастает примерно на порядок. Таким образом, форсирование режима перегревом вещества на 30 % приводит к стократному возрастанию давления его паров и такому же увеличению скорости испарения (табл. 1.2).
Температура испарения и плавления некоторых веществ, применяемых в технологии микроэлектроники
|
Вещество |
Температура испарения, °С |
Плавление |
|||
|
PS = 10-2 мм рт. ст. |
Ps = 1 мм рт. ст. |
Тть °С |
PS, мм рт. ст. |
||
|
Se |
230 |
350 |
220 |
0,3-10-2 |
|
|
Cd |
270 |
400 |
321 |
10-10-2 |
|
|
As |
280 |
370 |
-- |
-- |
|
|
In |
940 |
1250 |
-- |
-- |
|
|
Ga |
1050 |
1360 |
30 |
-- |
|
|
Al |
1200 |
1540 |
660 |
-- |
|
|
Au |
1350 |
1700 |
1063 |
0,5-10-4 |
|
|
Cr |
1400 |
1750 |
1900 |
6,0 |
|
|
Fe |
1450 |
1820 |
1550 |
3-10-2 |
|
|
Ni |
1500 |
1900 |
1453 |
0,6-10-2 |
|
|
Ti |
1550 |
2200 |
1540 |
0,6-10-2 |
|
|
Ta |
3100 |
4000 |
3000 |
0,7-10-2 |
При нанесении тонких плёнок для микросхем почти всегда применяют форсированный режим, что значительно снижает вредное влияние остаточных газов в рабочем объёме вакуумной установки.
Температура плавления соответствует той температуре, для которой кинетическая энергия движения атомов становится сравнимой с энергией связи между атомами. В этом случае атомы уже не могут удерживаться вблизи среднего неподвижного центра (как в твёрдом теле), но остаются связанными между собой, образуя жидкость (кроме тех, которые при этом испаряются).
Нет простой связи между значением давления паров вещества и его температурой плавления. Например, галлий, который плавится в руке (ТПл ~ 30 °С), имеет при всех температурах давление паров намного меньше, чем цинк, который плавится при 419 °С.
Некоторые вещества, например хром, имеют температуру испарения ниже температуры плавления, т. е. интенсивно испаряются из твёрдого состояния. Это явление называют сублимацией. Сублимация позволяет производить испарение без тигля, пропуская ток через проволоку из испаряемого металла (резистивное безтигельное испарение).
При сублимации сплава, состоящего из компонентов с большим различием давления паров (например, нихром) можно ожидать большого искажения состава, если испарение происходит из жидкой фазы. Действительно, диффузия в жидкости протекает быстро, наружные слои сплава все время пополняются более легколетучим компонентом и сплав в целом обедняется. При сублимации, когда сплав находится в твёрдом состоянии и диффузия очень мала, такого обеднения не происходит.
1.1.2 Требования к условиям в пролётном пространстве при создании направленного потока
Требования к условиям в пролётном пространстве обычно формулируются, исходя из допустимого числа соударений атомов потока распыляемого вещества с молекулами остаточной атмосферы, поскольку вероятность изменения направления их движения и образования соединений в пролётном пространстве определяется исключительно вероятностью соударений. Известно выражение для длины свободного пробега атомов, подсчитанное в предположении отсутствия преимущественного направления движения атомов [4, с. 31]:
где о - эффективный для рассматриваемого типа взаимодействия диаметр атома или молекулы; р - давление газа.
Используя это выражение, представляется возможным определить, какая часть направленного молекулярного потока пара испаряемого вещества I0 при прохождении пролётного пространства X' не претерпит столкновений:
I = I0 .(1.16)
Последнее выражение при малых значениях отношения X хорошо аппроксимируется соотношением:
Необходимо также заметить, что длина свободного пробега молекул в атмосфере остаточных газов при прочих равных условиях зависит от состава остаточной атмосферы, который, в свою очередь, в значительной степени определяется типом используемых насосов, скорость откачки которых по различным газам различна. Кроме того, длина свободного пробега зависит от геттерирующего действия испаряемых материалов и десорбции газов с разогретых поверхностей откачиваемого объёма.
Атмосфера остаточных газов в пролетном пространстве в значительной степени влияет и на процессы конденсации плёнок. Не все попавшие на подложку молекулы остаточных газов остаются на её поверхности. Значительная часть молекул покидает приемную поверхность в результате теплового движения и соударения с атомами испаряемого вещества. Однако при диссоциации молекул газа могут образовываться достаточно устойчивые соединения как с материалом подложки, так и с наносимыми слоями, что приводит к нестабильности и невоспроизводимости физико-химических и электрических свойств плёнок.
Для уменьшения степени загрязнения наносимых слоев остаточными газами необходимо проводить напыление в высоком вакууме при больших скоростях. Хорошие результаты получаются также при использовании геттерирующих свойств самих распыляемых материалов. Для этого при закрытой заслонке, экранирующей подложку от напыления, проводят длительное испарение с тем, чтобы газы, активно поглощаемые этим материалом, сорбировались плёнками, осажденными на элементах конструкции подколпачного устройства напылительной установки, и лишь после этого производят напыление на подложку.
Особенности зарождения, рост и старение тонких металлических и диэлектрических плёнок, получаемых вакуумным напылением на аморфных подложках, определяют особенности структуры и электрофизических свойств тонких слоев.
Атомы испаренного вещества, попадая в поле действия поверхностных атомов подложки, обмениваются с ними энергией в зависимости от рассматриваемых ниже энергетических соотношений, либо адсорбируются приемной поверхностью, либо отражаются от нее, или, наконец, спустя некоторое время, называемое временем жизни атома на подложке, претерпевают повторное испарение с вероятностью:
P = v exp Q , (1.18)
где v - частота собственных колебаний адсорбированного атома; Q - энергия его связи с поверхностью; Т - эквивалентная температура атомов, которая в общем случае лежит внутри интервала температур подложки и испарителя. Среднее время жизни атома на поверхности подложки при этом составляет:
Для того, чтобы адсорбированный атом пришел в термическое равновесие с подложкой, необходимо весьма ограниченное число его колебаний с частотой v. Так, в случае равенства масс атомов пара и материала подложки для потери 90 % избыточной энергии достаточно трех периодов колебаний.
Мигрируя по поверхности, адсорбированный атом либо хемосорбируется активными центрами подложки, образуя устойчивые соединения, либо с некоторой вероятностью, определяемой при прочих равных условиях плотностью потока пара, встречается с другими атомами испарённого вещества, либо, наконец, в случае малой плотности потока пара, испаряется с подложки.
Вероятность испарения образовавшихся в результате столкновения группировок атомов меньше, чем у отдельных атомов, на величину, определяемую энергией их конденсации. Тем не менее, если размер этих группировок, называемых также кластерами, меньше некоторой величины, называемой критическим радиусом зародыша, то вероятностью испарения пренебрегать нельзя.
Величина критического радиуса рассчитывается исходя из термодинамической и атомарно-статистической теории зародышеобразования.
Общий вывод этих теорий заключается в том, что более высоким температурам подложки и меньшим температурам плавления напыляемых материалов (т. е. меньшим Q) соответствует большее значение величины критического радиуса и, при прочих равных условиях, более высокое значение критической скорости нанесения. Одновременно это означает, что плёнки тугоплавких металлов, характеризующиеся малыми значениями критического радиуса зародыша, образуют «электрически сплошную» проводящую структуру в более тонких слоях, поскольку характерная для них высокая плотность зародышей на поверхности подложки при равном количестве конденсированного вещества создаёт необходимые условия для туннельной и термоэмиссионной проводимости.
Концентрация зародышей закритического размера в процессе конденсации увеличивается до тех пор, пока расстояние между отдельными зародышами не становится соизмеримым с величиной среднего диффузионного пробега атомов, определяемого по формуле Эйнштейна:
Л = V2Dsт,(1.20)
где DS - коэффициент поверхностной диффузии.
Коэффициент поверхностной диффузии с энергией активации поверхностной диффузии Qdиф связан выражением:
DS = a v exp
Начиная с этого момента, рост плёнки происходит в основном за счёт присоединения атомов конденсата, диффундирующих по поверхности к зародышам, размер которых увеличивается до тех пор, пока не наступит момент, когда границы отдельных монокристаллитов сливаются. Если до этого отдельные зародыши не оказывали друг на друга сколько-нибудь заметного влияния и при произвольной ориентации микрокристаллитов на аморфной подложке число дефектов их структуры было относительно невелико, то при образовании общих границ островков плёнки происходит укрупнение зерна, изменение ориентации, захват и оттеснение на границы зерен примесей, что сопровождается увеличением общего числа дефектов структуры.
Последующие стадии роста плёнки характеризуются относительно медленным заполнением окон в образовавшейся сетке в основном за счёт роста перемычек между отдельными микрокристаллитами и увеличением фазовой, структурной и субструктурной неравновесности.
Формирование тонких плёнок в условиях значительного переохлаждения приводит к образованию ненаблюдаемых в массивных образцах аномальных кристаллических и аморфных модификаций структур, что определяет, с одной стороны, резкое отличие их электрофизических и химических свойств и значительно искажает и без того сложную картину процессов старения тонких плёнок. Процессы старения тонких плёнок в основном сводятся к фазовым физико-химическим и полиморфным превращениям, в результате чего может меняться тип кристаллической решётки плёнки, агрегатное состояние неравновесных и метастабильных фаз, и к внутрифазовым макро- и субструктурным изменениям, сопровождающимся изменением дисперсности структуры, взаимной ориентации микрокристаллитов, перераспределением точечных, линейных, поверхностных и объёмных дефектов структурными и пр. Все эти процессы в большей или меньшей степени приводят к изменению электрофизических и химических свойств тонкоплёночных структур в направлении сближения их со свойствами массивных образцов и к их стабилизации.
Для получения необходимых скоростей роста плёнки, а также для экономного расходования материала, необходимо создать условия движения молекул вещества преимущественно к подложке.
Направление движения молекул зависит от количества соударений с молекулами остаточного газа, поэтому для характеристики условий существования молекулярного пучка используют среднюю длину свободного пробега (см. формулы (1.16), (1.17)).
Для воздуха (8 = 3,7-10 8 см) при комнатной температуре (Т« 300 К), с учётом (1.16):
Из этого выражения следует, что при давлении P0 = 10 4 Па средняя длина свободного пробега составляет 50 см, что обычно превышает реальное расстояние от испарителя до подложки.
Другая задача заключается в создании молекулярного пучка такой формы, которая обеспечила бы максимальную направленность движения молекул вещества к подложке. Для образования на подложке равномерного по толщине слоя необходимо обеспечить одинаковую плотность падающего пучка. Для молекулярных пучков Ламбертом и Кнудсеном были сформулированы законы, перечисленные ниже.
1. Интенсивность излучения молекул (атомов) с поверхности испарителя пропорциональны косинусу угла между направлением излучения и нормалью к поверхности.
2. Число испарённых с точечного испарителя молекул, достигающих единицы поверхности подложки в секунду, обратно пропорционально квадрату расстояния от испарителя до подложки.
Эти законы позволяют рационально выбрать расстояние между испарителем и подложкой, размеры подложки и форму излучающей поверхности испарителя. Если излучающая поверхность плоская и соизмерима по площади с подложкой последнюю следует расположить ближе к испарителю. Это обеспечивает большую плотность потока и равномерность конденсации. Если подложка по площади заметно превышает излучающую поверхность, её следует расположить возможно дальше от испарителя. При этом плотность потока падает, а равномерность конденсата возрастает.
1.1.3 Конденсация вещества на подложке
Молекула вещества, двигаясь от испарителя к подложке со скоростью ~ 500 м/с, при столкновении с подложкой отдаёт ей часть своей энергии. Доля энергии, передаваемая подложке тем меньше, чем выше температура подложки. Сохранив при этом некоторый остаток энергии, молекула способна перемещаться по поверхности подложки, при этом теряя свой избыток энергии и стремясь к тепловому равновесию с подложкой. Наступает состояние физической адсорбции, то есть преобладают силы Ван-дер-Ваальса.
В процессе миграции возможны следующие варианты:
- встретив на пути потенциальную яму, молекула теряет избыток энергии и фиксируется на подложке, становясь центром кристаллизации;
- встретив на пути потенциальный барьер и обладая достаточным избытком энергии, молекула покидает подложку (вторичное испарение, ре- испарение);
- встретив на пути движения другую мигрирующую молекулу (или группу), молекула вступает с ней в сильную связь. При достаточно крупном объединении молекул такая группа полностью теряет способность мигрировать на подложке, становясь центром кристаллизации.
Вокруг отдельных центров кристаллизации происходит рост кристаллов, которые впоследствии срастаются и образуют сплошную плёнку. С этого момента подложка уже не имеет решающего значения.
Повышение температуры подложки при прочих неизменных условиях увеличивает энергию адсорбированных молекул. В результате повышается вероятность десорбции отдельных молекул. При достаточно высокой температуре подложки (называемой критической) вероятность реиспарения становится равной единице и конденсации не происходит.
В процессе напыления температуру подложки устанавливают обычно не выше 300-350 °С. Ограничением для повышения температуры могут являться термостойкость материала подложки, заметная разность температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) подложки и плёнки.
Для получения плёнки, обладающей хорошей адгезией к подложке необходимо провести:
- тщательную очистку поверхности;
- нагрев подложки с целью испарения адсорбированных газов.
Заметное повышение адгезии наблюдается при образовании осадка на поверхности раздела плёнка-подложка. Наличие химических связей с подложкой создаёт своеобразный краевой слой. Это явление широко используют в практике производства микросхем.
1.2 Схема реализации метода термического испарения в вакууме
На рис. 1.1 приведена типичная схема установки термовакуумного напыления.
1 - базовая плита; 2 - токопровод; 3 - герметизация колпака; 4 - колпак; 5 - подвижный экран; 6 - подложка; 7 - держатель подложки; 8 - подогреватель; 9 - соударение с молекулой остаточного газа; 10 - испаряемое вещество; 11 - испаритель (тигель, лодочка); 12 - присоединение к вакуумному насосу
Сущность процесса состоит в переводе осаждаемого материала с помощью нагрева в парогазовую фазу. Образующийся при этом парогазовый поток в высоком вакууме распространяется прямолинейно, так как отсутствует соударение с молекулами остаточного газа - длина свободного пробега молекул в остаточном газе на порядок превышает расстояние от источника до подложки; газ попадает на подложку, поверхность которой холоднее источника пара, При этом происходит конденсация и образование плёнки. Давление остаточных газов составляет 10 -10 Па.
Адгезионную прочность и структурную стабильность обеспечивают чистота и подогрев подложки до 300-600 °С. Адгезионную прочность увеличивают путём нанесения промежуточного слоя с хорошей адгезией к материалу подложки и плёнки. Так, для нанесения плёнки золота на стекло адгезионным подслоем является хром.
Этот метод имеет разновидности, которые различают главным образом по способу нагрева испаренного вещества (резистивное, высокочастотное, электронно-лучевое).
Процесс испарения и качество получаемых плёнок в значительной мере определяются типом и конструкцией испарителей. Существующие испарители можно разбить на две группы: с прямым и косвенным подогревом.
Испарители с прямым нагревом, в которых ток пропускается непосредственно через испаряемый материал. Такой метод испарения имеет основное достоинство - получение особо чистых плёнок, отсутствие загрязнения примесями нагревателя. К недостаткам таких испарителей следует отнести:
- использование только ленточных или проволочных материалов;
- проволочные испарители - в основном одноразового действия; с остальных испарителей можно производить до 10-15 напылений.
Рис. 1.2. Схемы проволочных испарителей: а - V-образный испаритель; б - линейный испаритель; в - спиральный конический испаритель (Для смачивающих материалов)
Рис. 1.3. Схемы ленточных испарителей: а - лодочка; б - лента с вдавленным желобом; в - отрезок ленты
Сечение должно быть строго одинаковым на всём протяжении, так как в противном случае возникает местный перегрев и испаритель перегорает. Испарители с непосредственным нагревом применяются в настоящее время в лабораторной практике.
Испарители с косвенным подогревом подразделяются на:
- резистивные, в которых тепло выделяется при пропускании тока через нагреватель;
- индукционные, в которых испаряемый материал нагревается вихревыми токами;
- электронно-лучевые, в которых для испарения материала используется энергия электронного луча;
- дуговые, в которых для испарения вещества используется дуговой разряд.
Резистивные испарители косвенного подогрева более универсальны, так как позволяют испарять проводящие и непроводящие материалы в различном виде (гранулы, ленты, проволоки). Однако при этом получаются менее чистые плёнки из-за испарения материала нагревателя.
Для того чтобы это загрязнение плёнки свести к минимуму, необходимо соблюсти следующие условия:
- давление пара материала нагревателя должно быть пренебрежительно малым при рабочих температурах;
- испаряемый материал не должен химически взаимодействовать с материалом испарителя и не образовывать с ним сплавы.
В качестве материалов нагревателей применяются тугоплавкие металлы: W, Mo, Ta. В зависимости от вида испаряемого материала испарителям придают форму лодочек или неглубоких тиглей. Для испарения порошкообразных материалов применяют испарители в виде лодочек с сетчаток крышкой, которая предотвращает разбрасывание материала вследствие образования повышенного давления пара в месте контакта испаряемого материала и нагревателя. Для нанесения плёнок Ti, Ni, Fe такие испарители малопригодны, так как эти металлы вступают в химическое взаимодействие с материалом испарителя.
При индукционном нагреве испаряемый материал помещают в тигель, изготовленный из тугоплавких материалов: графита, оксидов алюминия или циркония, нитридов алюминия или бора. Недостаток этого испарителя - нестабильность скорости испарения, так как эффективность нагрева металла высокочастотным полем понижается по мере уменьшения его объёма в процессе испарения.
Электронно-лучевые испарители осуществляют нагрев испаряемого вещества электронной бомбардировкой. Этот способ весьма эффективен при условии попадания электронов непосредственно на вещество, подлежащее испарению. Наиболее высокая температура создаётся в ближайших к поверхности слоях испаряемого материала. Этот метод применяется для испарения тугоплавких материалов. При этом испаряемый материал можно использовать в любом виде (порошок, проволока, фольга).
Рис. 1.4. Индукционный испаритель 1 - индуктор, 2 - тигель, 3 - испаряемый материал
Термическим испарением в вакууме удаётся получить наиболее чистые плёнки. Достоинством этого метода является его простота, высокая скорость осаждения плёнок, возможность напылять многие вещества: проводящие плёнки, резистивные и диэлектрические. Однако этим методом трудно получать плёнки из материалов сложного состава, имеющих различные скорости испарения различных компонент. Для поддержания стехиометрического состава смесей или соединений в процессе испарения разработаны специальные способы нагрева и напыления. Например, одновременное напыление компонентов плёнки из разных испарителей или взрывное испарение.
Взрывные методы (методы взрывающейся проволочки и вибродозирования) представляют разновидность термовакуумной технологии с прямонакальными и подогревными испарителями. Методы, при которых испарение происходит настолько интенсивно, что напоминает взрыв, представляют большой практический интерес. Они позволяют получить значительное превышение полезного потока осаждаемого вещества над уровнем фоновой атмосферы и существенно ослабить вредную роль паразитных химических реакций и диффузии, которые требуют времени для своего протекания.
Взрывные методы обеспечивают особо малую продолжительность интенсивного испарения, составляющую доли секунды.
Метод взрывающейся проволочки (разновидность прямонакального испарения) основан на взрыве проволочки или тонкой ленты в вакууме при пропускании через нее больших импульсов тока (выше 106 А/см2/ Выделяемая энергия значительно превосходит необходимую для испарения всего металла проволочки. Большой ток, протекая по проволочке, вызывает появление магнитного поля, которое по мере расплавления металла приводит к вытягиванию расплава в капли вдоль оси проволочки. Эти капли испаряются, температура образуемых паров вследствие их теплопроводности растет за время взрыва. Например, при взрыве медной или золотой проволочки диаметром 0,25 мм и длиной 50 мм выделяется тепловая энергия до 1000 Дж. Средняя энергия частиц в металлической плазме, образованной при взрыве, составляет сотни электронвольт.
Взрыв проволочки осуществляется с помощью разряда конденсатора (например, 15 мкФ) через игнитронное реле. Зарядка конденсатора происходит, например, до 10 кВ, что создаёт указанный выше запас энергии.
Получаемая при таком методе металлическая плёнка неоднородна, в центре площадки наблюдается участок вожжённого слоя. Это происходит в том месте, где с подложкой при взрыве соприкасается облако пара, обладающее высокой теплопроводностью. Расстояние между подложкой и проволочкой, при котором начинает наблюдаться это явление, прямо пропорционально величине вакуума, энергии разряда и количеству испаряемого во время взрыва металла.
При низком вакууме (до 10 мм рт. ст.) происходит шунтирование проволочки дуговым разрядом и она может не расплавиться.
При осаждении относительно легкоплавких металлов (например, алюминия) получаются более однородные плёнки, чем при осаждении более тугоплавких (например, золота).
При взрыве большая часть металла не испаряется, а разбрызгивается в виде тонко диспергированных капель тумана (а не пара). В результате образование плёнок происходит при потоке довольно крупных агломерированных частиц с высокими энергиями. Эти частицы тем мельче, чем выше энергия, то есть, чем выше напряжение на обкладках разрядного конденсатора. По мере увеличения расстояния до подложки и энергии разряда плёнка становится все более однородной.
Метод взрывающейся проволочки в технологии микросхем можно применять для получения контактных площадок и верхних обкладок конденсаторов, где не требуется высокая однородность плёнки по составу и толщине. Применяемый взрыв ленты фольги даёт более равномерную плёнку, что используется в полуавтомате МЭВ-1 для осаждения плёнок.
При выборе испарителя следует учитывать следующее:
- при рабочей температуре испарителя давление паров материала, из которого он изготовлен, должно быть пренебрежимо малым;
- испаряемый материал должен хорошо смачивать поверхность испарителя и иметь с ним хороший тепловой контакт;
- между испаряемым материалом и материалом испарителя не должно быть химического взаимодействия.
Краткая характеристика материалов приведена в табл. 1.3.
Следует, однако, помнить, что некоторые металлы (например, А1) образуют с материалом испарителя сплавы с низкой температурой испарения. В связи с этим для испарителей таких металлов следует подбирать определённое соотношение сечений материала испарителя и испаряемого вещества. Например, для А1 непригодны испарители в виде тонкой вольфрамовой ленты (алюминий, образуя эвтектический сплав, «растворяет» ленту). Для А1 применяются испарители в виде множества вольфрамовых проволочек, обладающие значительно большей смачивающей поверхностью.
Таблица 1.3
Температуры и материалы испарителей, используемые для испарения простых веществ
|
Испаряемое вещество и молекулярный состав паров |
Температура, °С |
Материал испарителя |
Примечания |
|||
|
плавления |
при p = 10-2 мм рт. ст. |
проволока, фольга |
тигель |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Алюминий (A1) |
659 |
1220 |
W |
С, BN, TiB2 - BN |
Легко смачивает все материалы и имеет тенденцию передвигаться по испарителю. Образует сплавы с WC и реагирует с С. Предпочтительно использовать тигли из нитридов |
|
|
Сурьма (Sb) |
630 |
530 |
Мо, Та, Ni |
Окислы, BN, металлы, С |
Пар содержит молекулы из нескольких атомов. аи = 0,2. Требует температуры выше точки плавления. Токсична |
|
|
Мышьяк (AS4, AS2) |
820 |
~300 |
Окислы, С |
Пар содержит молекулы из нескольких атомов. аи = 5 10-5-5 10-2. Сублимируется, но требует температур выше 100° С. Токсичен. |
||
|
Барий (Ba) |
710 |
610 |
W, Мо, Та, Ni, Fe |
Металлы |
Смачивает тугоплавкие металлы без образования сплавов. Вступает в реакцию с большинством окислов при повышенных температурах |
|
|
Бериллий (Be) |
1283 |
1230 |
W, Mo, Та |
С, окислы |
Смачивает тугоплавкие металлы. Токсичен |
|
|
Висмут (Bi, |
271 |
670 |
W, Мо, |
Окис |
Пары токсичны |
|
|
B12) |
Та, Ni |
лы, С, металлы |
||||
|
Медь (Cu) |
1084 |
1260 |
W, Мо, Та |
Мо, С, А^3 |
Практически не взаимодействует с тугоплавкими материалами. Предпочтительным материалом для тиглей является Мо, так как он может обрабатываться механически и хорошо проводит тепло |
|
|
Галлий |
30 |
113О |
-- |
ВеО, |
Образует сплавы с ту |
|
|
(Ga) |
гоплавкими металлами. Окислы подвергаются воздействию при температуре выше 1000° С |
|||||
|
Германий |
940 |
1400 |
W, Мо, |
W, С, |
Смачивает тугоплавкие |
|
|
(Ge) |
Та |
металлы, но растворимость в W плохая. Наиболее чистые плёнки получаются при электронно-лучевом испарении |
||||
|
Золото (Au) |
1063 |
1400 |
W, Мо |
Мо, С |
Реагирует с Та, смачивает W и Мо. Тигли из Мо выдерживают несколько процессов испарения |
|
|
Индий (In) |
156 |
950 |
W, Мо |
Мо, С |
Предпочтительны лодочки из Мо |
|
|
Железо (Fe) |
1536 |
1480 |
W |
ВеО, ZrO2 |
Образует сплавы со всеми тугоплавкими металлами. Загрузка по весу не должна быть более 30% веса нити испарителя для уменьшения разрушения. Возможна сублимация с малой скоростью |
|
|
Свинец |
328 |
715 |
W, Мо, |
Метал- |
Не смачивает тугоплав |
|
|
(Pb) |
Ni, Fe |
лы |
кие металлы. Токсичен |
|||
|
Магний |
650 |
440 |
W, Mo, |
Fe, С |
Сублимирует |
|
|
(Mg) |
Та, Ni |
|||||
|
Марганец |
1244 |
940 |
W, Mo, |
AI2O3 |
Смачивает тугоплавкие |
|
|
(Mn) |
Та |
металлы |
||||
|
Молибден |
2620 |
2530 |
- |
- |
Малые скорости суб- |
|
|
(Мо) |
лимации из Мо фольги. Предпочтительным является электроннолучевое испарение |
|||||
|
Никель (Ni) |
1450 |
1530 |
W, W-фольга покрытая A12O3 |
Туго- плавкие окислы |
Образует сплавы с тугоплавкими металлами, следовательно загрузка должна быть ограничена. Малые скорости сублимации из Ni фольги или проволоки. Предпочтительным является электроннолучевое испарение |
|
|
Палладий |
1550 |
1460 |
W, W |
AI2O3 |
Образует сплавы с ту |
|
|
(Pd) |
фольга, покрытая A12O3 |
гоплавкими металлами. Возможна сублимация с малой скоростью |
||||
|
Платина |
1770 |
2100 |
W |
ThO2, |
Образует сплавы с ту |
|
|
(Pt) |
ZrO2 |
гоплавкими металлами. Использование много- нитевой проволоки сокращает время испарения. Предпочтительно электроннолучевое испарение |
||||
|
Родий |
1966 |
2040 |
W |
ThO2, ZrO2 |
Малые скорости сублимации из Rh фольги. Предпочтительно электроннолучевое испарение |
|
|
Селен |
217 |
240 |
Мо, Та, |
Мо, Та, |
Смачивает все мате- |
|
|
(Se2, Sen: |
нержа- |
С, |
риалы испарителей. |
|||
|
n=1- 8) |
веющая сталь 304 |
А^3 |
Осаждение на стенки приводит в негодность вакуумную систему. Токсичен. аи= 1 |
|||
|
Кремний |
1410 |
1350 |
-- |
ВеО, |
Тигли из тугоплавких |
|
|
(Si) |
ZrO2, ThO2, С |
окислов разрушаются расплавленным Si и плёнки загрязняются SiO. Малые скорости сублимации с Si нитей. Наиболее чистые плёнки получаются при электронно-лучевом испарении |
||||
|
Серебро |
961 |
113О |
Мо, Та |
Мо, С |
Не смачивает W. Тигли |
|
|
(Ag) |
из Мо наиболее долговечны |
|||||
|
Стронций |
770 |
540 |
W, Мо, |
Мо, Та, |
Смачивает все туго- |
|
|
(Sr) |
Та |
С |
плавкие металлы, не образуя сплавов |
|||
|
Тантал (Та) |
3000 |
3060 |
Напыление путём джоу-лева нагрева соприкасающихся Та нитей, или посредством пропускания дуги между Та стержнями. Предпочтительно электронно-лучевое испарение |
|||
|
Теллур |
450 |
375 |
М, Мо |
Мо, Та, |
Смачивает все туго- |
|
|
(Te2) |
Та |
С, А^3 |
плавкие металлы, не образуя сплавов. Загрязняет вакуумную систему. Токсичен. аи=0,4 |
|||
|
Олово (Sn) |
232 |
1250 |
W, Та |
С, А^3 |
Смачивает и разрушает Мо |
|
|
Титан (Ti) |
1700 |
1750 |
W, Та |
С, Th02 |
Вступает в реакцию с тугоплавкими металлами. Скорости сублимации небольшие при джоулевом нагреве стержней или проволок. Предпочтительно электронно-лучевое испарение |
|
|
Вольфрам |
3380 |
3230 |
-- |
-- |
Напыление путём джо- |
|
|
(W) |
улева нагрева скрученных проволок или пропусканием дуги между стержнями. Предпочтительно электроннолучевое испарение |
|||||
|
Ванадий |
1920 |
1850 |
Мо, W |
Мо |
Смачивает Мо, не обра- |
|
|
(V) |
зуя сплава. Слабо реагирует с W, образуя сплав. Возможна сублимация с малой скоростью |
|||||
|
Цинк (Zn) |
420 |
345 |
W, Та, Ni |
Fe, AI2O3, С, Мо |
Высокие скорости сублимации. Смачивает тугоплавкие металлы, не образуя сплавов. Осаждение на стенки приводит в негодность вакуумную систему |
|
|
Цирконий |
1850 |
2400 |
W |
-- |
Смачивает и слабо реа- |
|
|
(Zr) |
гирует с W, образуя сплав. Предпочтительно электроннолучевое испарение |
Технология напыления алюминия несколько сложнее технологии напыления остальных проводниковых материалов из-за того, что алюминий растворяет большинство материалов, из которых изготовлены испарители, включая вольфрам. Вольфрамовый испаритель не разрушается только в том случае, когда выбрано определённое соотношение между поверхностью испарителя (как уже отмечалось, это полоска, изготовленная из плотно прилегающих вольфрамовых проводников, 00,8-1 мм) и количеством испаряемого алюминия. Алюминий плавится при температуре 660° С и легко растекается по поверхности испарителя.
Повышать температуру при расплавлении следует медленно, так как окисная плёнка на поверхности алюминия разрушается внезапно и металл с большой скоростью испаряется (при температуре примерно 1000 °С); при этом может происходить быстрое разбрызгивание металла, который не успевает испариться.
Оптимальные режимы напыления алюминия: температура подложки ТП = 120 °С и скорость напыления V = 15 нм/с. Зависимости адгезии алюминиевых плёнок от ТП и V представлены на рис. 1.5.
Наряду с возможностями увеличения адгезии за счёт выбора материала подслоя и оптимизации режимов напыления используются также и другие методы, например воздействие на подложку в процессе напыления ультразвуковых колебаний. Увеличение адгезии в этом случае можно объяснить интенсификацией ультразвуковыми колебаниями процесса роста окисной плёнки на границе раздела плёнка-подложка и получением критической толщины окисной плёнки уже в процессе напыления. Это один из выходов в решении противоречия между требованиями высокой электропроводности, хорошей адгезии и свариваемости.
Перспективно также использование фракционирующих сплавов (например, композиции 1,5-2 % Мп; 4,5-5 % Ni; 0,05-0,1 % Ti; остальное - Си). Проводимость плёнок на основе фракционирующих сплавов лишь незначительно уступает электропроводности алюминия. При напылении зона, прилегающая к подложке, обогащается компонентом с наиболее высокой упругостью пара (марганцем), что способствует улучшению адгезионных свойств.
Обогащение приповерхностной зоны плёнки компонентами с наиболее низкой упругостью пара (никелем и титаном) способствует повышению коррозионной стойкости при сохранении хорошей свариваемости.
Обеднение внутренних слоев плёнок легирующими элементами способствует формированию крупнозернистого конденсата, имеющего повышенную электропроводность.
Если металлические плёнки легко образуют мелкокристаллическую структуру, то диэлектрические плёнки в основном состоят из аморфной фазы. Большинство диэлектрических соединений при термическом вакуумном напылении или диссоциирует или имеет слишком высокую температуру испарения. У моноокиси кремния SiO температура испарения сравнительно невелика: 1250-1400 °С. Однако при нагревании возможно попадание на подложку мелких частиц, что приводит к дефектам на подложке. Поэтому SiO испаряют из испарителей диффузионного типа. Большое влияние на параметры плёнки SiO оказывают скорость напыления и давление остаточных газов.
При напылении SiO состав плёнок изменяется в пределах от SiO до SiO2 в зависимости от степени адсорбции кислорода из остаточных газов в камере. Напыление при низких скоростях (до 0,5 нм/с) при давлении 1-10 5 мм рт. ст. приводит к появлению в составе плёнок фазы SiO2 с диэлектрической проницаемостью s = 3,5.
При высоких скоростях напыления (более 3 нм/с) в плёнке обнаруживается твёрдый раствор кремния в SiO2.
Оптимальные режимы напыления SiO : V = 1,5-2,0 нм/с; ТП = 300° С. При этом получаются плёнки с s = 5,0-6,0.
Для испарения тугоплавких материалов применяются в основном испарители с электронным нагревом, которые подразделяются на испарители с горячим катодом и анодной мишенью и испарители с «электронной пушкой».
На рис. 1.6 изображен электронный испаритель первого типа.
Рис. 1.6. Электронный испаритель типа «кольцевой катод»
Эммитируемые накалённым катодом 1 электроны ускоряются в поле анода 4 - медного водоохлаждаемого тигля - и в результате бомбардировки разогревают его вместе с находящимся в нём материалом 3 до высоких температур. Образующиеся при ионизации молекул остаточного газа ионы стекают на специальный электрод 2, находящийся под отрицательным потенциалом. Этот же электрод фокусирует электронный поток на испаряемый материал.
Лучшими фокусирующими свойствами обладают автономные электронные испарители, в которых в качестве источника электронов используется «электронная пушка», а фокусировка осуществляется постоянными магнитами или электромагнитами.
В испарителях ИЭЛ-2ЭМ и ИЭЛ-2ПМ, серийно выпускаемых отечественной промышленностью, напряжение на аноде 6-10 кВ, максимальный ток эмиссии мА, напряжение на управляющем электроде 20-500 В, ток накала катода 11 А, размер сфокусированного луча 10-60 мкм (в ИЭЛ-2ЭМ) и 3-15 мкм (в ИЭЛ-2ПМ).
1.2.1 Реализация метода на современном оборудовании
К вакуумному оборудованию для нанесения тонких плёнок предъявляется ряд общих требований, в соответствии с которыми оно должно обеспечивать:
- предельный вакуум в рабочей камере не хуже 10 6- 10 7 мм рт. ст.;
- рабочий вакуум 510 6-3 * 10 5 мм рт. ст. в течение всего процесса нанесения тонких плёнок;
- безотказность работы в течение всего вакуумного цикла;
- скорость откачки не менее 5-10 л/с на 1 л рабочего объёма;
- прогрев подложки до 400-500 °С с высокой точностью поддержания температуры (в большинстве установок не хуже ±5° С).
Все установки для термовакуумного напыления состоят из вакуумной системы с насосами предварительного и окончательного вакуума, камеры напыления с подколпачным устройством и электрической части (блоки питания, контрольно-измерительные приборы, устройства и элементы автоматики).
Установки термического вакуумного напыления подразделяются на одно- позиционные и многопозиционные.
В однопозиционных установках операции выполняются последовательно одна за другой, в то время как в многопозиционных они могут быть совмещены по времени. Большинство установок, используемых в настоящее время в отечественной и зарубежной практике, однопозиционные. По числу операций осаждения тонкоплёночных слоев, производимых на установке за один вакуумный цикл, однопозиционные установки термического вакуумного напыления делятся на однооперационные и многооперационные.
Однооперационные установки осуществляют однослойное напыление как сплошных слоев, так и плёнок с рисунком заданной конфигурации в случае применения масок. Напыление на этих установках называется напылением с разрывным циклом. После операции напыления одного материала необходима разгерметизация установки и смена маски в случае масочного напыления. Преимущества разрывного цикла состоят в возможности визуального контроля точности совмещения слоев и стабилизации состава остаточных газов в вакуумной камере.
Таблица 1.4
Основные характеристики отечественных установок для термовакуумного напыления
|
Установка |
Метод нанесения |
Кол-во подложек |
Предельный вакуум, мм рт. ст. |
Кол-во испарителей или мишеней |
Особые характеристики |
|
|
УВР-2 |
тк |
2 |
5-10-5 |
1 |
Многослойные плёнки металлов |
|
|
УВР-3 |
тк |
10 |
5-10-5 |
2 |
То же |
|
|
УВР-4 |
т |
6 |
1-10-6 |
1 |
Мелкие серии тонкоплёночных элементов |
|
|
УВН-1 |
т |
1 |
5-10-5 |
2 |
Для исследовательских работ |
|
|
УВН-2 |
т |
6 |
2-10-6 |
6 |
Базовая |
|
|
УВН-2У-1 |
т |
6 |
2-10-6 |
5 |
Раздельное нанесение материалов |
|
|
УВН-2У |
т |
6 |
2-10-6 |
5 |
То же |
|
|
УВН-1М |
тк |
1 |
5-10-6 |
2 |
Для исследовательских работ |
|
|
УВН-2М |
т |
6 |
5-10-7 |
5 |
Базовая модель |
|
|
УВН-2М-1 |
т |
6 |
5-10-7 |
6 |
Многослойные схемы за один вакуумный цикл |
|
|
УВН-2М-2 |
т |
8 |
5-10-7 |
5 |
Раздельное нанесение слоёв |
|
|
УВН-2М-3 |
э |
8 |
5-10-7 |
2 |
То же |
|
|
УВН- 71Р-2 |
т |
8 |
5-10-7 |
5 |
Раздельное нанесение слоёв |
|
|
УВН- 71П-3 |
т |
12 |
5-10-7 |
3 |
Установки для серийного производства |
|
|
УВН-73П- 2 |
э |
60 (на ц... |
Подобные документы
Методы напыления и физические основы нанесения тонких пленок, основные требования и системы оборудования для нанесения тонких плёнок, элементы вакуумных систем и устройство вакуумных камер для получения тонких плёнок. Экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 01.03.2008Оборудование для термического окисления: модель Дила-Гроува, зависимость толщины окисла от времени окисления, особенности роста тонких и толстых плёнок двуокиси кремния, их свойства и применение в микроэлектронике. Реакторы биполярного окисления.
реферат [106,3 K], добавлен 10.06.2009Обзор современного оборудования для получения тонких пленок. Материалы и конструкции магнетронов для ионного распыления тонких пленок. Назначение, конструктивные элементы рабочей камеры установки "Оратория-5". Основные неисправности, методы их устранения.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 24.03.2013Термическое вакуумное напыление. Плазмоионное распыление в несамостоятельном газовом разряде. Технология тонких пленок на ориентирующих подложках. Механизмы эпитаксиального роста тонких пленок. Электронно-лучевое напыление. Молекулярно-лучевая эпитаксия.
курсовая работа [853,9 K], добавлен 03.03.2011Физико-химические особенности процесса получения оксида хрома, предназначенного для полировальных паст и для малярных целей. Основные реакции восстановления, протекание гидролиза хромитов натрия. Специфика хроматно-серного метода получения Сг2О3.
доклад [14,7 K], добавлен 25.02.2014Физико-химические основы получения мыла. Красители, ароматизаторы, стабилизаторы и другие вспомогательные вещества в мылах. Технологический процесс изготовления мыла на лини "Джет". Свойства и методы анализа мыл. Варка и обработка туалетной основы.
курсовая работа [409,2 K], добавлен 19.04.2015Кривая намагничивания, температура Кюри, коэрцитивная сила. Характеристики магнитных материалов. Подготовка к напылению. Термообработка тонких пленок в вакууме. Термообработка по патенту. Расчет защит, заземления для установки вакуумного напыления.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 22.06.2015Основные направления использования окиси этилена, оптимизация условий его получения. Физико-химические основы процесса. Материальный баланс установки получения оксида этилена. Расчет конструктивных размеров аппаратов, выбор материалов для изготовления.
отчет по практике [1,2 M], добавлен 07.06.2014Характеристика черного карбида кремния и область его применения. Физико-химические и технологические исследования процесса производства карбида кремния в электропечах сопротивления. Расчет шихтовых материалов. Расчет экономической эффективности проекта.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 24.10.2011Требования, предъявляемые к защитным диэлектрическим пленкам. Кинетика термического окисления кремния: в сухом и влажном кислороде, в парах воды. Особенности методов осаждения оксидных пленок кремния. Оценка толщины и пористости осаждаемых пленок.
реферат [1,2 M], добавлен 24.09.2009Принцип действия магнетронного источника распыления. Техническое устройство и система магнетронного напыления тонких проводящих пленок "МАГ-2000". Инструкция по работе с магнетронной системой "МАГ-2000". Замена и тип мишеней в системе напыления.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 22.03.2012Сырьё для получения полипропилена и его полимеризация. Физико-химические и термодинамические основы процесса получения полипропилена. Металлоценовые катализаторы. Характеристика производимой продукции, используемого сырья и вспомогательных материалов.
курсовая работа [189,8 K], добавлен 19.05.2014Гранулометрический и химический состав сырых шихтовых материалов. Дозирование и физико-химические основы процесса. Введение плавки. Нарушения хода печи: повышенное содержание кремния, оксида хрома и углерода, срыв подины, загрязнение слитков шлаком.
курсовая работа [78,4 K], добавлен 20.09.2013Способ подготовки поверхности алюминиевых сплавов при получении оптически селективных покрытий. Закономерности формирования и оптические свойства оксидных покрытий на алюминиевых сплавах, полученных при поляризации переменным асимметричным током.
автореферат [634,9 K], добавлен 08.12.2011Тенденция к использованию более богатого по содержанию кремния ферросилиция и брикетов и комплексных сплавов на основе ферросилиция и кристаллического кремния. Физико-химические свойства кремния. Шихтовые материалы для производства ферросилиция.
курсовая работа [696,9 K], добавлен 02.02.2011Процесс селективной очистки масляных дистиллятов. Комбинирование процессов очистки. Фракция > 490 С величаевской нефти, очистка селективным методом. Характеристика продуктов процесса и их применение. Физико-химические основы процесса. Выбор растворителя.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.02.2009Химические и физические методы получения наноструктур. Получение золей путем жидкофазного восстановления. Матричный синтез и радиолиз. Плазменное напыление и газофазное компактирование. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Диспергирование и измельчение.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 10.01.2014Достоинства алюминия и его сплавов. Малый удельный вес как основное свойство алюминия. Сплавы, упрочняемые термической обработкой. Сплавы для ковки и штамповки. Литейные алюминиевые сплавы. Получение алюминия. Физико-химические основы процесса Байера.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 05.03.2015Свойства этилен-пропиленовых каучуков, особенности их синтеза. Технология получения, физико-химические основы процесса, катализаторы. Характеристика сырья и готовой продукции. Материальный и энергетический баланс реакционного узла, контроль производства.
курсовая работа [515,8 K], добавлен 24.10.2011Создание карбидокремниевой керамики на нитридной связке как тугоплавкого соединения. Способ получения керамического материала в системе Si3N4-SiC. Огнеупорный материал и способ получения. Высокотемпературное взаимодействие карбида кремния с азотом.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 24.09.2014
