Ионно-лучевая технология нанесения любых материалов
Современные решения для точного и эффективного нанесения покрытий
Наряду с традиционными методами формирования функциональных слоев ГИС, термическим напылением, магнетронным распылением, осаждением из паро-газовой фазы и другими все более широкое применение находят ионно-лучевые технологии.
В основе ионно-лучевых технологий лежат автономные ионные источники, которые позволяют создавать направленный поток ионов рабочего газа с заданной плотностью тока и энергией. В России наибольшее применение нашли ускорители ионов с анодным слоем (УАС). Для этих ионных источников характерны следующие рабочие режимы:
- Ускоряющее (рабочее) напряжение 1-4 киловольт при энергии ионов в пучке 50-1000 электронвольт.
- Ток ионов в пучке 50-1000 mA в зависимости от габаритов устройства.
- Давление рабочего газа на протоке (5-8) х 10-4 мм.рт.ст., что соответствует длине свободного пробега частицы при данном вакууме 100-70 мм.
- Рабочие газы- любые (Ar, O2, N2, H, Xe и другие, а также их смеси) так как в данном ионном источнике нет накальных элементов (термокатодов).
Типовые технологические процессы, реализуемые при помощи ионных источников, это:
- Очистка поверхности подложек перед напылением в едином вакуумном цикле с целью обеспечения большей адгезии наносимых пленок.
- Ионно-лучевое травление тонких пленок через фоторезистивную, металлическую или контактную маску.
- Активация и ассистирование растущей пленки потоком ионов одновременно с магнетронным нанесением с целью получения напылённых слоев с новыми функциональными свойствами.
- Ионно-лучевое нанесение любых материалов методом бомбардировки пучком ионов различных газов соответствующей мишени или нескольких мишеней с целью получения сложных по составу, стехиометрии и многослойности покрытий в едином вакуумном цикле.
Преимущества ионных источников при напылении, это:
- Возможность напыления любых материалов и их сплавов, металлов, полупроводников, диэлектриков, магнитных материалов путем распыления соответствующих мишеней.
- Возможность напыления меди и других металлов без адгезионного подслоя хрома, так как энергия конденсации атомов на подложке при ионно-лучевом нанесении достаточно велика и составляет 100-500 электронвольт, то есть на порядок больше, чем у магнетрона (5-50 эВ) и на два порядка больше, чем при термическом испарении (0,5-2 эВ).
- Возможность напыления материалов на дно «узких и глубоких» колодцев с апертурой 10 и более единиц, так как материал, распыленный из мишени ионно-лучевым источником, имеет вектор потока вещества. Другими словами, на расстояниях мишень-подложка порядка 70-100 мм. наблюдается бесстолкновительная модель массопереноса распыленных атомов вещества.
- Возможность напыления любых материалов и их сплавов, металлов, полупроводников, диэлектриков, магнитных материалов путем распыления соответствующих мишеней.