Исследование влияния толщины плёнки на основе оксидов и нитридов элементов нержавеющей стали на удельное поверхностное сопротивление Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Литература

1. Арсеньв Г. В. Энергетические установки. Москва: «Высшая школа», 1991. 273 с.

2. Двойнишников В. А. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок. Москва: Машиностроение, 1988. 157 с.

3. Тонкошкур А. Г. Использование ГТУ для децентрализованного энергоснабжения промышленных предприятий. Саратов: СГТУ, 2002. 86 с.

4. Гладыше в Г. П., Аминов Р. З. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС. Москва: «Высшая школа», 1991. 303 с.

STUDY OF INFLUENCE FILM THICKNESS BASED ON OXIDES AND NITRIDES STAINLESS STEEL SPECIFIC SURFACE Ryzhova E. (Russian Federation) ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТОЛЩИНЫ ПЛЁНКИ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ И НИТРИДОВ ЭЛЕМЕНТОВ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ НА УДЕЛЬНОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Рыжова Е. А. (Российская Федерация)

Рыжова Елена Андреевна / Ryzhova Elena — студент, радиотехнический факультет, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола

Abstract: thin-film elements became widespread and this article examines the possible use of a new material for the manufacture of thin-film resistive films. The dependences of the surface resistance of films from reactive gas concentrations (nitrogen and oxygen) and the distribution of the surface resistance over the length of the film. Also in the comparison lists RS-alloys, the resistance of which is comparable with a surface resistance of resistive films obtained in the course of research.

Аннотация: тонкоплёночные элементы получили большое распространение и в данной статье рассматривается возможное применение нового материала для изготовления тонкоплёночных резистивных плёнок. Представлены зависимости поверхностного сопротивления плёнок от концентраций реактивных газов (азота и кислорода) и распределение поверхностного сопротивления по длине плёнки. Также в сравнение приведены РС-сплавы, сопротивление которых сопоставимо с поверхностным сопротивлением резистивных плёнок, полученных в ходе исследований.

Keywords: resistive film, surface resistivity, film thickness, thin-film technology.

Ключевые слова: резистивные плёнки, поверхностное сопротивление, толщина плёнок, тонкоплёночные технологии.

В настоящее время имеет место тенденция микроминиатюризации микросхем, что приводит к поиску всё более технологичных материалов. Такие элементы, как резисторы всё чаще выполняются при помощи тонкоплёночной технологии. Резистивные тонкие плёнки наносятся вакуумным методом напыления на диэлектрические подложки. В настоящее время используется линейка РС сплавов, разработанная для изготовления резисторов с широким диапазоном удельных сопротивлений. Каждый сплав из этой серии имеет собственные характеристики по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС), удельному сопротивлению, температуре работы и временной стабильности резисторов [1]. Технические условия (ТУ) для резистивных сплавов РС предназначены для формирования тонкопленочных резисторов методом термического испарения. Но он повсеместно заменяется на более технологичный метод магнетронного распыления [2]. Использование РС сплавов в данном методе приводит к проблеме контроля стехиометрического состава плёнки.

Цель работы заключается в изучении технологических особенностей формирования резистивных пленок оксидов и нитридов элементов нержавеющей стали методом магнетронного распыления.

Толщина плёнки сильно влияет на поверхностное сопротивление резистивной плёнки.

R =£ (D

пое i h

где р - удельное электрическое сопротивление;

h - толщина резистивного слоя.

Значит чем больше толщина плёнки, тем меньше поверхностное сопротивление этой резистивной плёнки. Следовательно, толщина плёнки - важный параметр, который необходимо контролировать при напылении. Но напрямую контролировать толщину во время напыления нет возможности, поэтому во время исследования контролировалось время напыления.

Плёнки были получены методом магнетронного распыления [3]. Формирование пленок велось при одной концентрации реактивного газа (02 = 8%). В качестве источника питания магнетронов использовался импульсный источник питания (300 Вт). Время напыление пленок составляло от 15 секунд до 75 секунд (Рисунок 1). После процесса напыления пленки подвергались отжигу в вакууме при температуре 450°С. Удельное поверхностное сопротивление измерялось четырехзондовым методом. Диапазон сопротивлений 40 - 220 Ом/^.

Рис. 1. Зависимость поверхностного сопротивления от толщины плёнки. Содержание О2 = 8%>

В то же время распределение поверхностного сопротивления имеется и по длине самой подложки. Это объясняется особенностью вакуумного распыления. В центре подложки успевает осесть большее количество молекул распыляемого вещества, т.к. он находится по прямой траектории к распыляемой мишени. Из-за этого поверхностное сопротивление от края подложки к центру уменьшается.

Рис. 2. Неравномерность распределения сопротивления по поверхности подложки

Величина неравномерности распределения сопротивления по поверхности рассчитывается по формуле:

В _ ^тах ~ ^тш *Ю0% (2) 2(^тах + ^тт)

B = 4%, что находится в допустимых границах. А значит технологический процесс напыления верный. Также анализируя полученные результаты, можно прийти к выводу, что резистивные плёнки на основе оксидов и нитридов элементов нержавеющей стали могут заменить такие РС-сплавы, как РС-5402, РС-2802.

Литература

1. Дмитриев В. Д. Технология микросборок специального назначения. [Электронный ресурс]: Самара, 2012. Режим доступа: http://repo.ssau.ru/handle/Uchebnye-posobiya/Tehnologiya-mikrosborok-specialnogo-naznacheniya-Elektronnyi-resurs-elektron-ucheb-posobie-55016/ (дата обращения: 11.01.2017).

2. Берлин Е. В. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок. М.: Техносфера, 2007. 176 с.

3. Сушенцов Н. И. Автоматизированная установка магнетронного распыления для получения наноструктурированных пленок // Сборник тезисов докладов научно-технологических секций «Международного форума по нанотехнологиям 09». М., 2009. С. 51-52.