Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Поверхностные технологии



Нанесение тонких и толстых пленок

Тонкие пленки часто используются для придания чувствительной поверхности некоторых дополнительных свойств. Например, для улучшения поглощающей способности тепловых излучений датчика, работающего в дальнем ИК спектраль­ном диапазоне, его поверхность иногда покрывается материалом, обладающим высоким коэффициентом поглощения, например, нихромом. На кремниевую подложку может быть нанесен слой из пьезоэлектрика для придания ей пьезоэ­лектрических свойств. Толстые пленки часто используются в качестве мембран в составе датчиков давления или микрофонов. Разработано несколько методов на­несения пленок разной толщины на подложки из разных материалов. Среди них самыми популярными являются литье при вращении, термовакуумное напыле­ние, ионное распыление, гальванический метод и трафаретная печать.

Литье при вращении

По этой технологии материал для создания пленок растворяется в летучем жид­ком растворителе. Получившимся раствором поливают быстро вращающийся образец. Центробежные силы разносят материал, и после испарения растворите­ля на поверхности образца остается тонкая пленка. Этот метод часто использует­ся для нанесения тонких пленок из органических материалов, особенно при из­готовлении датчиков влажности и химических детекторов. Толщина готовых пле­нок определяется растворимостью наносимого материала и скоростью вращения, и обычно она находится в диапазоне 0.1 ...50 мкм. Недостатком этого метода явля­ется неравномерность нанесения пленки, особенно если образец имеет явно вы­раженные неровности. В дополнение к этому нанесенный материал имеет тен­денцию сжиматься при высыхании. Тем не менее, для многих практических при­менений этот метод вполне годится.

Термовакуумное напыление

Вэтом методе металл предварительно превращается в газ, который осаждается на поверхность образца, формируя на его поверхности тонкую пленку. Система на­пыления состоит из вакуумной камеры (рис. 18.5); диффузионного насоса, обес­печивающего давление в камере порядка Ю-6... Ю-7 торр; держателя образца, тигля и заслонки. Наносимый материал помещается в керамический тигель, нагревае­мый вольфрамовой нитью накаливания до температуры плавления металла. Аль­тернативным методом нагревания является использование электронного луча.

По команде от блока управления заслонка открывается, позволяя оторвав­шимся атомам металла осаждаться на образце. Части образца, защищаемые мас­кой, остаются непокрытыми. Толщина пленки определяется временем напыле­ния и давлением паров металла. Чем ниже температура плавления материала, тем легче его напылять (например, алюминий). Как правило, пленки, нанесенные методом вакуумного напыления, обладают большим остаточным напряжением, поэтому этот метод применяется только для нанесения тонких пленок.


 
двигатель

держатель образца

образец

колпак

маска

заслонка

тигель

нагреватель

расплав металла

Рис. 18.5. Напыле­ние тонкой метал­лической пленки в вакуумной камере

диффузионный

насос

Поскольку расплавленный материал является практически точечным источ­ником атомов, возникают две проблемы: неравномерность нанесения пленок и эффект затенения - нечеткость краев пленки по границе маски. Для снижения этих явлений применяются следующие методы: используются либо несколько тиглей (3 или 4), либо вращение образца.

При использовании метода вакуумного напыления необходимо следить за тем, чтобы в камеру не попадали посторонние вещества. Поскольку даже небольшое количество масла (например, от насоса) может привести к возгоранию органи­ческих материалов или к осаждению на образце таких нежелательных компонен­тов, как углеводы.

Ионное распыление

источник питания
ионы, индуцирующие -вторичную эмиссию
бомбардиру­ющий ион
наполняемый атом
образец
электроны, индуциро­ванные вторичной эмиссий
вакуумная камера
Рис. 18.6. Ионное распыле­ние в вакуумной камере

Также как и вакуумное напыление, ионное распыление проводится в вакуумной ка­мере (рис. 18.6). Однако здесь после откачивания воздуха в камеру вводится инертный газ (аргон или гелий) под давле­нием 2• Ю-6...5• 106 торр. На катод (мишень), изготовлен­ный из распыляемого мате­риала, подается высокое по­стоянное или переменное на­пряжение. Образец крепится на анод, расположенный на некотором расстоянии от


катода. Высокое напряжение раскаляет плазму инертного газа, и быстрые газо­вые ионы начинают бомбардировать мишень. Кинетическая энергия бомбарди­рующих ионов достаточно высока, чтобы заставить отдельные атомы оторваться от поверхности катода. Некоторые из этих атомов, долетая до образца, формиру­ют на его поверхности тонкую пленку.

Пленки, наносимые методом ионного распыления, обладают большей рав­номерностью, особенно при введении в камеру магнитного поля, направляюще­го ионы прямо на поверхность образца. Поскольку в этом методе нет необходи­мости в сильном нагреве мишени, распыляться могут практически любые мате­риалы, включая органические. Более того, распыляться могут материалы одно­временно с нескольких мишеней. Например, при формировании нихромовых электродов на поверхности пироэлектричесих датчиков распыляются ионы Ni и Сr от двух разных мишеней.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.