7 ДЗ ФОМНЭ. лэти им. В. И. Ульянова (Ленина)
 Скачать 62.87 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина) Кафедра Микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры (МИТ) ДЗ № 7 По дисциплине «ФОМНЭ» Вариант № 7 Выполнил Студент Группы 9182 _________________ Дементьев И.А. Преподаватель доцент кафедры МИТ __________________ Мельник В.И. Санкт-Петербург 2020
Таблица 1. Начальные условия задач Рассчитать скорость распыления мишеней V при ионно-плазменном напылении для ионов аргона и мишеней М1 и М2 для плотности тока J (А/см2) и коэффициента распыления S. Рассчитайте и сделайте выводы: сравните скорости распыления мишеней между собой и соотнесите с размерами атома распыляемого материала мишени, сделайте вывод; оцените влияние параметров J и S, что они «олицетворяют» и от чего они физически зависят; сколько времени может непрерывно использоваться мишени М1 и М2 толщиной d (мм) в режиме вашего варианта, сделайте выводы; предположив, что на подложке осядет 50% распыляемого материала мишени, оцените скорость роста пленки, сделайте выводы (хорошо или плохо, почему вы так это оцениваете). Скорость распыления мишеней V, определяемая по толщине слоя вещества, удаляемого в единицу времени, определяется по формуле:  , (1)где М – молярная масса мишени, J– плотность тока ионов, S – коэффициент распыления,  – плотность вещества мишени.Учитывая, что M1=63,547 г/моль, M2=58,6934 г/моль и 1=8,92 г/см3, 2=8,902 г/см3 для меди и никеля соответственно, по формуле (1) можно рассчитать, что V1 = 7,41*10-9 см/с и V2=6,86*10-9 см/с.Отсюда видно, что скорость распыления мишени у вещества с большей молярной массой и плотностью – у меди, - несколько больше, чем у никеля. Впрочем, разница в скоростях для данных материалов мишеней не достигает и одного порядка. Атом меди имеет размер 128 пм или 128*10-10 см, из чего можно сделать вывод, что при скорости распыления 7,41*10-9 см/с из мишени «выбивается» примерно 1,7 атома в секунду. Для никеля же размер атома составляет 163 пм или 163*10-10 см. Соответственно, при скорости распыления 6,86*10-9 см/с из мишени выбивается около 2,3 атома материала в секунду. Оценивая длительность непрерывного использования мишеней толщиной 4 мм, можно отметить, что мишень из меди в заданном режиме может использоваться порядка 1,7 года непрерывно, а мишень из никеля – 1,8 года, что является является достаточно хорошими результатами, так как длительно не заменяемый источник материала облегчает автоматизацию и повышает однородность процесса. Очевидно, что на скорость распыления мишеней Vвлияют такие параметры как плотность тока ионов J и коэффициент распыления S. Из формулы (1) видно, что при увеличении этих параметров будет увеличиваться и скорость распыления мишеней. Коэффициент распыления S определяет число атомов вещества, выбитых из мишени одним ионом, и является одной из основных характеристик взаимодействия иона с твердым или жидким веществом. Коэффициент распыления зависит от энергии импульса и природы иона, природы распыляемого вещества, его кристаллического строения и теплоты возгонки. Плотность тока ионов влияет на количество ионов, падающих на мишень, и, следовательно, при большей плотности увеличивается скорость распыления. Не будем проводить расчеты, так как из формулы (1) ясно, что скорость распыления будет увеличиваться пропорционально увеличению коэффициента распыления или плотности тока ионов. Допустим, что на подложке оседает около 50% распыляемого материала мишени, оценим скорость роста пленки. На графике (рис.1) видно, что у меди скорость роста пленки немного выше, чем у никеля, однако оба материала за время около 500 секунд могут создать пленку толщиной 17-19 нм. С одной стороны, эта скорость кажется достаточно маленькой, однако чем меньше скорость распыления, тем однороднее получается пленка.  Рисунок 1. Зависимость толщины напыляемой пленки от времени |