МЕТОДИКА ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCE)

УДК 53.08

Зализная Е.А.

студентка кафедры релейной защиты и автоматизации энергосистем ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Россия, г. Москва)

Зализный С.А.

студент кафедры релейной защиты и автоматизации энергосистем ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Россия, г. Москва)

Цакоев Д.А.

студент кафедры низких температур ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Россия, г. Москва)

МЕТОДИКА ОСАЖДЕНИЯ ПЛЕНОК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Аннотация: в данной статье рассматривается эксперимент на высокопроизводительной установке высокочастотного катодного распыления, определены коэффициент преломления и толщин плёнки с помощью эллипсометрического метода.

Ключевые слова: катодное распыление, оксид алюминия, коэффициент преломления, толщина плёнки.

Эксперименты проводились на полированных пластинах монокристаллического Si. Толщина пластин — 500 мкм. Получение плёнок оксида алюминия осуществлялось путём высокочастотного катодного распыления из мишени А1203. Осаждение проводилось на установке LEYBOLD-НЕЯАЕШ 7-400.

Установка высокочастотного катодного распыления LEYBOLD-НЕЯАЕШ 7-400 — высокопроизводительная платформа, на базе которой реализованы процессные модули, как магнетронного, так и высокочастотного распыления, позволяющие наносить плёнки металлов и диэлектриков.

Плёнки оксида алюминия наносились на кремниевые подложки методом высокочастотного катодного распыления из твёрдой мишени.

На первом этапе проводилось осаждение плёнок для определения оптимального времени при различных мощностях. Непосредственно перед осаждением производилась вакуумная откачка до давления в камере 10-4 мбар.

Осаждение оксида алюминия проходило при мощности ВЧ генератора 200-270 Вт, рабочем давлении 5 10-2 мбар и температуре 23°С.

Толщина осаждаемой плёнки регулировалась временем процесса. Получены плёнки толщиной 140 нм. Определение коэффициента преломления и толщины плёнки осуществлялось с помощью эллипсометра ЛЭФ-3М (длина волны Х=0,6328 мкм), предназначенном для измерения в состоянии поляризации монохроматического излучения, возникающих в результате взаимодействия его с исследуемым образцом.

200 210 220 230 240 250 260 270 Мощность W, Вт

Рис.1. Зависимость мощности от времени ВЧ катодного распыления Al2O3.

Из зависимости видно, как с увеличением мощности возрастает скорость распыления. Таким образом, оптимальная мощность для осаждения плёнок 270 Вт.

На втором этапе проводилось осаждение плёнок толиной 100, 75 и 55 нм. Осаждение оксида алюминия проходило при мощности ВЧ генератора 270 Вт, рабочем давлении 5 10-2 мбар и температуре 23°С.Толщина осаждаемой плёнки регулировалась временем процесса.

Таблица 1. Зависимость измеренного коэффициента преломления от толщины и мощности генератора.

№ образца Мощно сть ВЧ генератора [Вт] Время Осажде ния [мин] Толщи на [нм] Коэффици ент преломления

1 270 8 100 1.66

2 270 6 75 1.61

3 270 4 55 1.62

1.66

ее

1,60 -|—,—————|—.—|—.—,—.———————————|

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105

Толщина плёнки А1203 с1, нм

Рис.2. Зависимость измеренного коэффициента преломления

от толщины плёнки.

При уменьшении толщины плёнки при неизменных параметрах распыления значение коэффициента преломления падает. Такое поведение коэффициента преломления обусловлено фазовым составом плёнки, т.е. наличием кислорода и структурной особенностью.

Плёнки, полученные при мощностях 270 Вт, имеют хорошее качество, и постоянное воспроизводство таких результатов позволит использовать их в качестве диэлектрических слоев, масок при окислении и пассирующих покрытий в технологии изготовления фотодиодов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств. Ионно-плазменные технологии: учебник / В.И. Иванов [и др.]; под ред. А.С.Сигова. - М.: Издательство Юрайт, 2019. - 270с.

Филачев А.М.,Таубкин И.И., Тришенков М.А., Твердотельная фотоэлектроника. Фотодиоды, Москва, Физматкнига, 2011.

Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупроводников, М., 1977.

Zaliznaya E.A.

Student of the Departament of Relay Protection and Automation of Energy Systems Moscow Power Engineering Institute (Russia, Moscow)

Zaliznyi S.A.

Student of the Departament of Relay Protection and Automation of Energy Systems Moscow Power Engineering Institute (Russia, Moscow)

Tsakoev D.A.

Student of the Low Temperature Department Moscow Power Engineering Institute (Russia, Moscow)

METHOD OF DEPOSITION OF ALUMINUM OXIDE MEMBRANES

Abstract: this article discusses an experiment on a high-performance installation of high-frequency cathode sputtering, determined the refractive index and membrane thickness using the ellipsometric method

Keywords: cathode sputtering, aluminum oxide, refractive index, membrane thickness.