Методи отримання плівкових матеріалів електронної техніки
Характеристика методів отримання плівкових матеріалів, заснованих на фізичному випаровуванні: від історично перших методів термічного випаровування до сучасних іонно-плазмових, молекулярно-променевих та лазерних методів осадження. Рідкофазна епітаксія.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 17.05.2012 |
| Размер файла | 865,1 K |
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.
2.4 Електрохімічне осадження покриттів
Це метод одержання плівок відрізняється від попередніх тим, що робочим середовищем є рідина. Проте характер процесів схожий з іонно-плазмовим напиленням, оскільки і плазма, і електроліт є квазінейтральною сумішшю іонів і неіонізованих молекул або атомів. А головне, осадження відбувається також поступово (пошарово) як і розпилення, тобто забезпечує можливість отримання тонких плівок. Конструкція установки для електрохімічного осадження приведена на рис. 2.2.
В основі електрохімічного осадження лежить електроліз розчину, що містить іони необхідних домішок. Наприклад, якщо потрібно осадити мідь, використовується розчин мідного купоросу, а якщо золото або нікель - розчини відповідних солей.
Рис. 2.2. Схема установки електрохімічного осадження покриттів [8]
Іони металів дають в розчині позитивний заряд. Тому, щоб осадити металеву плівку, підкладку слід використовувати як катод. Якщо підкладка є діелектриком або має низьку провідність, на неї попередньо наносять тонкий металевий підшар, який і служить катодом. Підшар можна нанести методом термічного або іонно-плазмового розпилення.
Велика перевага електрохімічного осадження перед розпиленням полягає в набагато більшій швидкості процесу, яка легко регулюється зміною струму. Тому основна область застосування електролізу в мікроелектроніці - це отримання порівняно товстих плівок (10 - 20 мкм і більше). Якість (структура) таких плівок гірше, ніж при конденсації, але для ряду застосувань вони виявляються цілком прийнятними [3].
Один з варіантів хімічного іонно-плазмового розпилення називають анодуванням. Цей процес полягає в окисленні поверхні металевої плівки (що знаходиться під позитивним потенціалом) негативними іонами кисню, що надходять із плазми газового розряду. Для цього до інертному газу (як і при чисто хімічному напиленні) слід додати кисень. Тобто анодування здійснюється не нейтральними атомами, а іонами.
Хімічне розпилення і анодування проходять спільно, тому що в газорозрядній плазмі (якщо вона містить кисень) співіснують нейтральні атоми і іони кисню. Для того щоб анодування превалювало над чисто хімічним розпиленням, підкладку розташовують "обличчям" (тобто металевою плівкою) в сторону, протилежну катоду, з тим, щоб на неї не потрапляли нейтральні атоми.
У міру наростання окисного шару струм в анодному ланцюзі падає, тому що окисел є діелектриком. Для підтримки струму потрібно підвищувати напругу живлення. Оскільки частина цієї напруги падає на плівці, процес анодування протікає в умовах великої напруженості поля в оксидній плівці. В результаті і надалі вона володіє підвищеною електричною міцністю.
До числа інших переваг анодування відносяться велика швидкість окислення і можливість управління процесом шляхом зміни струму в ланцюзі розряду. Якість оксидних плівок, одержуваних даним методом, вище, ніж при використанні інших методів.
2.5 Хімічна металізація
Хімічна металізація заснована на хімічній "реакції срібного дзеркала" і полягає в нанесенні на поверхні пластмас, пластику, алюмінію, кераміки, що мають вигляд дзеркальних металевих покриттів, які мають високу відбивну здатність [9]. Дзеркальні металізовані поверхні, що утворюються в результаті хімічної металізації, відрізняються цілим рядом суттєвих переваг. По-перше, такий метод як хімічна металізація практична з економічної точки зору. Він не є технічно складним і оптимально вписується в технологічні процеси. По-друге, металізація універсальна. По-третє, металізовані поверхні, одержувані з застосуванням методу, як хімічна металізація, відрізняються прекрасними механічними властивостями, зокрема високою зносостійкістю і твердістю. По-четверте, хімічна металізація зручна тим, що розміри металізованої деталі практично не обмежені. По-п'яте, такий процес як хімічна металізація абсолютно нешкідливий в екологічному відношенні, він не завдає шкоди здоров'ю людей і навколишньому середовищу.
При використанні методу хімічної металізації технологічний процес здійснюється в три основних етапи. Спочатку на поверхню деталі наноситься шар спеціального сполучного ґрунту, активного по відношенню до подальшого металевого шару. Потім за допомогою установки "Мета-хром", призначеної для хімічної металізації пластмас, на вкриту сполучною ґрунтом поверхню напилюють спеціально підготовлені хімреагенти, які в результаті хімічної реакції і утворюють на поверхні деталі дзеркальне металеве покриття. На отримане дзеркальне покриття наноситься шар захисного лаку, що оберігає металізовану поверхню від потьмяніння і механічного зносу. Додаючи в захисний лак фарбувальні пігментні тонери, можна надати покриттю зовнішній вигляд хрому, алюмінію, золота, міді, бронзи, інших металів і сплавів [3].
ВИСНОВКИ
1. Всі методи отримання плівкових матеріалів діляться на два класи: фізичні та хімічні. У загальному випадку, ці методи можуть бути розбиті на два класи. До перших відносяться методи, засновані на фізичному випаровуванні або розпиленні матеріалу з джерела. Методи другого класу засновані на використанні хімічних реакцій (електричне розділення іонів, електрохімічне осадження, анодування).
2. Серед наведених фізичних вакуумних методів показало, що найбільш універсальним є метод термічного осадження, завдяки його простоті, швидкості розпилення мішені та високої чистоти конденсованих плівок (вакуум в робочій камері не гірше P = 10-4 Па). Недоліками цього методу є сплавлення матеріалу мішені з матеріалом випарника та проблематичність розпилення тугоплавких металів.
3. Іонно-плазмові методи дозволяють наносити зносостійкі, антифрикційні та антикорозійні покриття. Найкращі властивості серед цих методів має магнетронне розпилення: тиск робочого газу в камері становить 0,05ч1 Па, та швидкість розпилення декілька десятків нм/с. До недоліків методу можна віднести складнощі, які виникають при розпиленні діелектричних матеріалів.
4. Молекулярно-променева епітаксія є незамінним методом для виготовлення високоякісних епітаксіальних плівок в багатошарових структурах. Недоліками є складне обладнання та низька швидкість осадження.
5. Лазерне розпилення являється високоефективним технологічним процесом завдяки глибині проникнення лазерного променя (приблизно 10 нм) та властивостям лазерного випромінювання. Перевагами методу є малий термічний вплив та стехіометричний трансфер матерії від мішені до підкладки.
6. Розгляд хімічних вакуумних і позавакуумних методів показав, що ці методи мають переваги у порівнянні з фізичними: це як незворотність хімічних реакцій у газофазному методі, так і велика швидкість осадження в електрохімічному методі. Недоліками є використання токсичних газів і складність точного моделювання процесу конденсації.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1.Проценко І.Ю. Прилади і методи дослідження плівкових матеріалів: навчальний посібник/ Проценко І.Ю., Чорноус А.М., Проценко С.І.- Суми: Вид-во СумДУ, 2007.- 264с.
2. Петухов В.Ю. Ионно-лучевые методы получения тонких пленок: учебно-методическое пособие для студентов физического факультета/ Петухов В.Ю., Гумаров Г.Г.- Казань, 2010.- 87 с.
3. Смирнов В. И. Физико-химические основы технологии электронных средств: учебное пособие/ Смирнов В. И.- Ульяновск: УлГТУ, 2005.- 112 с.
4. Федоров А.В. Физика и технология гетероструктур, оптика квантовых наноструктур: учебное пособие/ Федоров А.В. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2009.- 195 с.
5. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Книга 1. Введение в физику и технику магнетронного распыления/ Кузьмичев А. И.- М.: Аверс, 2008. - 244 с.
6. Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок/ Данилин Б.С. - М.: Энергоатомиздат, 1989.- 328с.
7. Пост вакуумный универсальный ВУП-5М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
8. Аброян И.А. Физические основы электронной и ионной технологии/ Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И.- М.: Высшая школа, 1984.- 320с.
9. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. -- М.: Физматлит, 2007. -- 416 с.
10. http://mt11.bmstu.ru/cbeamlab/node/5 15.03.12
11. http://www.portalnano.ru/read/tezaurus/definitions/vapor-phase_epitaxy 9.03.12
12. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: справочник/ ГотрабЗ.Ю. - М: Радио и связь, 2001. - 528 с.
13. Григорьев Ф. И. Плазмохимическое и ионно-химическое травление в технологии микроэлектроники: учебное пособие/ Григорьев Ф. И.- М: Московский государственный институт электроники и математики, 2003.- 48 с.
14. Кузьмичев А. И. Магнетронные распылительные системы. Книга 1. Введение в физику и технику магнетронного распыления/ Кузьмичев А. И.- М.: Аверс, 2008. - 244 с.
15. Дроздов Ю. Н. Физика твердого тела: лабораторный практикум. Том 1 / Под ред. Проф. А.Ф.Хохлова / Дроздов Ю. Н., Молдавская Л. Д.- Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 2000.- 360 с.
16. Майсел Л. Технология тонких пленок: справочник. Т1/ Майсел Л., Гленг Р.- М.: Сов.радио, 1977.- 664 с.
17. Данилин Б.С. Магнетронные распылительные системы/ Данилин Б.С., Сырчин В.Н.- М.: Радио и связь, 1982.- 72 с.
18. Курносов А.И. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных мікросхем/ Курносов А.И., Юдин В.К.- М.: Высшая школа, 1986.- 366с.
19. Kelly P.J. Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications/ Kelly P.J., Arnell R.D.- V.56.- 2000 p. 159-172.
20. Musila J., Barocha P., Vlиeka J., Namc K.H., Hanc J.G., Reactive magnetron
sputtering of thin films: present status and trends/ Musila J., Barocha P., Vlиeka J., Namc K.H., Hanc J.G.- Thin Solid Films, V. 475.- 2005, № 1-2.- p. 208-218.
21. Технология СБИС: под ред. С.Зи/ [Могэб К., Фрейзер Д., Фичтнер У., Паррильо Л., Маркус Р., Стейдел К., Бертрем У.].- М: Мир, 2006. - 786 с.
22. Оура К. Введение в физику поверхности/ [Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М.].- М.: Наука, 2006. - 490 с.
23. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнология/ Гусев А.И.- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.- 416 с.
24. Рамбиди Н.Г., Физические и химические основы нанотехнологий/ Рамбиди Н.Г., Березкин А.В. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.- 456 с.
25. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию/ Головин Ю.И.- М.: Изд-во Машиностроение-1, 2003.- 112с.
26. Попов В.Ф. Процессы и установки электронно-ионной технологии/ Попов В.Ф., Горюнов Ю.Н.- М.: Высшая школа, 1986. - 255 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Експериментальне дослідження й оцінка термо- і тензорезистивних властивостей двошарових плівкових систем на основі Co і Cu, Ag або Au та Fe і Cr та апробація теоретичних моделей. Феноменологічна модель проміжного шару твердого розчину біля інтерфейсу.
научная работа [914,9 K], добавлен 19.04.2016Температурна залежність опору плівкових матеріалів: методика і техніка проведення відповідного експерименту, аналіз результатів. Розрахунок та аналіз структурно-фазового стану гранульованої системи Ag/Co. Аналіз небезпечних та шкідливих факторів.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 28.07.2014Вивчення процесу утворення і структури аморфних металевих сплавів. Особливості протікання процесу аморфізації, механізмів кристалізації та методів отримання аморфних і наноструктурних матеріалів. Аморфні феромагнетики. Ноу-хау у галузі металевих стекол.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.05.2010Фізичні основи процесу епітаксія, механізм осадження кремнію з газової фази. Конструкції установок для одержання епітаксійних шарів кремнію. Характеристика, обладнання молекулярно-променевої епітаксії. Легування, гетероепітаксія кремнію на фосфіді галію.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 29.10.2010Принцип роботи, конструкція та галузі використання просвітлюючих електронних мікроскопів. Дослідження мікроструктурних характеристик плівкових матеріалів в світлопольному режимі роботи ПЕМ та фазового складу металевих зразків в дифракційному режимі.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 25.01.2013Сутність електрофізичних, електрохімічних, термічних та хіміко-термічних методів обробки конструкційних матеріалів. Математичні моделі процесу електрохімічного травлення голки тунельного мікроскопу. Заточування голки за допомогою явища електролізу.
курсовая работа [516,1 K], добавлен 16.06.2014Характеристика основних вимог, накладених на різні методи одержання тонких діелектричних плівок (термовакуумне напилення, реактивне іонно-плазмове розпилення, термічне та анодне окислення, хімічне осадження) та визначення їхніх переваг та недоліків.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.04.2010Сутність технології GаАs: особливості арсеніду галію і процес вирощування об'ємних монокристалів. Загальна характеристика молекулярно-променевої епітаксії, яка потрібна для отримання плівок складних напівпровідникових з’єднань. Розвиток технологій GаАs.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 25.10.2011Історія виникнення фотометричних методів. Класифікація методів за способом трансформування поглиненої енергії. Основні закономірності світлопоглинання. Методика визначення концентрації речовини в розчині. Устаткування для фотометричних вимірів.
реферат [27,1 K], добавлен 12.05.2009Призначення та область використання роторно плівкових апаратів. Класифікація плівкових апаратів. Опис процесу гідродинаміки в роторно плівковому апараті. Мінімальна густина зрошення. Аналіз впливу витрат, числа лопатей та в’язкості на тепловіддачу.
курсовая работа [507,3 K], добавлен 13.01.2018
