Physical vapor deposition (PVD)-φυσική εναπόθεση ατμών

Σχετικά έγγραφα
Φασματοσκοπία SIMS (secondary ion mass spectrometry) Φασματοσκοπία μάζης δευτερογενών ιόντων

ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ. αρχικό υλικό. *στάδια επίπεδης τεχνολογίας. πλακίδιο Si. *ακολουθία βημάτων που προσθέτουν ή αφαιρούν υλικά στο πλακίδιο Si

Διεργασίες Παραγωγής Ηλεκτρονικών Υλικών Ενότητα 4: Φυσικές & Φυσικοχημικές Διεργασίες

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΤΕΡΕΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΘΕΡΜΙΚΟΣ ΨΕΚΑΣΜΟΣ και ΑΝΑΓΟΜΩΣΗ

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή

Χαρακτηρισμός υλικών με ιόντα

Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου /3

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Τεχνικές Εναπόθεσης Υµενίων

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

Μη-κρυσταλλικάστερεάκαιύαλοι (non-crystalline solids and glasses)

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

Ηλεκτρικη αγωγιµοτητα

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ενότητα Α: Τεχνολογία Σχεδίασης Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Κεφάλαιο 6: Απόθεση υμενίων (στιβάδων)

1o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

3η Εργαστηριακή Άσκηση Τεχνικές εναπόθεσης λεπτών υμενίων Ηλεκτροαπόθεση Μεταλλικά Γυαλιά

Τεχνικές για την εναπόθεση λεπτών υµενίων

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 9: ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ & ΑΓΩΓΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

Γ ΚΥΚΛΟΣ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΩΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΩΝ Προτεινόμενα Θέματα Γ ΓΕΛ Φεβρουάριος Φυσική ΘΕΜΑ Α

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Τεχνολογία Κατασκευής Ολοκληρωµένων Κυκλωµάτων

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS)

Σχολικό έτος Πελόπιο, 30 Μαΐου 2013

ΔΙΕΛΑΣΗ. Το εργαλείο διέλασης περιλαμβάνει : το μεταλλικό θάλαμο, τη μήτρα, το έμβολο και το συμπληρωματικό εξοπλισμό (δακτυλίους συγκράτησης κλπ.).

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. όπου το κ εξαρτάται από το υλικό και τη θερμοκρασία.

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ (ΕΝΑΕΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΑ ΣΥΡΜΑΤΑ)

Γραπτή εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙI»-Σεπτέμβριος 2016

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

Nανοσωλήνες άνθρακα. Ηλεκτρονική δομή ηλεκτρικές ιδιότητες. Εφαρμογές στα ηλεκτρονικά

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ Θετ.- τεχ. κατεύθυνσης

1. Ρεύμα επιπρόσθετα

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΔΡ. ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΜΠΙΝΑΣ. Θεωρία Κενού. FORTH / IESL / Vassilios Binas

Θέμα 1 ο (30 μονάδες)

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ο.Ε.Φ.Ε ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

Θεωρία του Sommerfeld ή jellium model (συνέχεια από το 1 ο μάθημα).

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΟΝΤΙΚΗΣ ΔΕΣΜΗΣ ΜΕ ΟΠΙΣΘΟΣΚΕΔΑΣΗ RUTHERFORD (RBS)

Θέµα 1 ο. iv) πραγµατοποιεί αντιστρεπτές µεταβολές.

ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΣΤΕΡΕΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΧΥΤΕΥΣΕΩΝ. Πορώδες αερίων

1.2. Ο ΣΙΔΗΡΟΣ ΚΑΙ ΤΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΤΟΥ.

ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΟΝΙΟΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑΣ

Μια εισαγωγή στο ψυχρό πλάσμα ηλεκτρικών εκκενώσεων ως πολυ-εργαλείο για τη νανοτεχνολογία

Mετασχηματισμοί διάχυσης στα στερεά / Πυρηνοποίηση στην στερεά κατάσταση. Ομογενής πυρηνοποίηση στα στερεά/μετασχηματισμοί διάχυσης.

«Επί πτυχίω» εξέταση στο μάθημα «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Ιανουάριος 2018

Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ

Κατηγορίες και Βασικές Ιδιότητες Θερμοστοιχείων.

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ A ΛΥΚΕΙΟΥ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΙ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

7 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ

ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΑ

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Ενότητα:

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

Γραπτή «επί πτυχίω» εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Ιανουάριος 2017

Χημικός & δομικός χαρακτηρισμός επιφανειών και λεπτών υμενίων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης ή Διαπερατότητας

πρόδρομος της επιταξίας μοριακής δέσμης (ΜΒΕ).

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Συγγραφή Επιμέλεια: Παναγιώτης Φ. Μοίρας. ΣΟΛΩΜΟΥ 29 - ΑΘΗΝΑ

ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΆ ΥΛΙΚΆ. 1. Παρασκευή Στηριγμένων Καταλυτών. 2. Χαρακτηρισμός Καταλυτών

Physics by Chris Simopoulos

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Ποσοτική Μικροανάλυση Μέθοδος ZAF

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

Μέθοδοι συγκόλλησης με παρουσία προστατευτικού αερίου

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 13 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

MIKΡΕΣ ΟΠΕΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 27 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Ύλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση: Φυσική Προσανατολισμού Ρευστά Ιωάννης Κουσανάκης

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΠΗΣ ΜΕΤΑΛΛΩΝ «ΤΟΞΟΥ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ»

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Ασκήσεις Μικροηλεκτρονικής

Ασκήσεις Ακ. Έτους (επιλύθηκαν συζητήθηκαν κατά τη διδασκαλία) Όπου χρειάζεται ο Αριθμός Avogadro λαμβάνεται

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2012

ΤΕΧΝΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

ΘΕΡΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΗ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ

Νανοηλεκτρονικές Διατάξεις Π. Φωτόπουλος ΠΑΔΑ

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Χημικός & δομικός χαρακτηρισμός επιφανειών & λεπτών υμενίων

ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΕΘΝΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΚΑΙ ΛΑΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΛΛΟΓΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟ. Μέταλλα

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΤΟΥ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ ΑΝΟΔΙΩΣΗ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Π. Φωτόπουλος Νανοηλεκτρονικές Διατάξεις ΠΑΔΑ

Transcript:

Physical vapor deposition (PVD)-φυσική εναπόθεση ατμών Μηχανισμός: Το υμένιο αναπτύσσεται στην επιφάνεια του υποστρώματος με διαδικασία συμπύκνωσης από τους ατμούς του. Στις μεθόδους PVD υπάγονται: Evaporation, sputtering, MBE, ΜΟΜΒΕ, PVD market share Sputter deposition Αρχή λειτουργίας. Επιταχυνόμενα ιόντα Ar + βομβαρδίζουν στόχο (κάθοδο). Με φαινόμενα μεταφοράς ορμής αποσπούν άτομα από την επιφάνεια του στόχου τα οποία εφ όσον έχουν ικανή κινητική ενέργεια μεταφέρονται και εναποτίθενται στο υπόστρωμα. Σελίδα 1 από 12 29/1/11 1

Ο στόχος αποτελείται από το στοιχείο ή τη χημική ένωση που θέλουμε να αναπτύξουμε. http://www.ajaint.com/ Το ηλεκτρικό πεδίο που εφαρμόζεται στον στόχο επιταχύνει τα ηλεκτρόνια τα οποία ιονίζουν το αέριο, συνήθως Ar, και προκαλούν την έναρξη εκκένωσης πλάσματος. Πλεονέκτημα του sputtering : επιτρέπει την ανάπτυξη υμενίων με χημική σύσταση παρόμοια του στόχου, σε χαμηλές θερμοκρασίες υποστρώματος. Εφαρμογές Αναπτύσσεται ευρύ φάσμα υλικών, που περιλαμβάνουν μέταλλα (π.χ. Ti, Pt, Au, Mo, W, Co), μονωτές (Si 3 N 4 ) και ημιαγωγούς (π.χ. α-si). Σελίδα 2 από 12 29/1/11 2

Τα φαινόμενα που συνοδεύουν την αλληλεπίδραση ταχέων ιόντων με την επιφάνεια υλικών. Τα sputtered άτομα εκπέμπονται με ενέργειες της τάξης των 5-30eV, που είναι 10-100 φορές μεγαλύτερες από αυτές των ατόμων στην θερμική εξάχνωση. Οι γεωμετρίες των αντιδραστήρων ποικίλουν ανάλογα με τις εφαρμογές. Σελίδα 3 από 12 29/1/11 3

Το Ar είναι το συνηθέστερα χρησιμοποιούμενο αέριο για sputtering επειδή είναι αδρανές και φθηνότερο από τα υπόλοιπα ευγενή αέρια. Ψύξη στόχου: το 95% της ενέργειας των ιόντων Ar + εναποτίθενται στον στόχο υπό μορφήν θερμότητας. dc ή rf?? εξαρτάται από την ειδική αντίσταση του στόχου. Μέταλλα και κράματα μετάλλων (ρ x10 5 Ωcm) dc sputtering μονωτικά υμένια (συνήθως οξείδια ή νιτρίδια) rf sputtering (f 10MHz). Γεννήτρια rf ο στόχος βομβαρδίζεται εναλλάξ με ιόντα και ηλεκτρόνια και έτσι αποφεύγεται η ανάπτυξη φορτίου. Sputtering yield S (απόδοση): το πλήθος ατόμων που εξέρχονται από τον στόχο ανά προσπίπτον ιόν Ar +. Τυπικές τιμές του sputtering yield είναι 0.1-3 άτομα/ιόν για ενέργειες μέχρι τα 1000eV. Μεταβολή του sputtering yield Cu με Ar + συναρτήσει της ενέργειας των ιόντων για E 1 kev Μεταβολή του sputtering yield Cu με Ar + για ενέργεια των ιόντων E 10 3 kev. Για Ε>100keV το yield S μειώνεται λόγω παρασιτικών φαινομένων εμφύτευσης. Σελίδα 4 από 12 29/1/11 4

Το sputtering yield καθορίζεται από τις μάζες του προσπίπτοντος ατόμου (m i ) & των ατόμων στο στόχο (m t ) την ενέργεια των ιόντων Ar + την πυρηνική δύναμη αναχαίτισης S n (E) (που εξαρτάται από τα Ε, Ζ i, Z t, m i και m t ). 3 4mimt E S(E), Ε kev 2 2 4 m U imt o Z iz S 3.56 t 2 / 3 2 / 3 Z i Z t mi S(E) mi mt Uo, 1keV<E<100keV όπου U o είναι η ενέργεια σύνδεσης των ατόμων του στόχου στην επιφάνεια και το α είναι μία μονότονα αυξανόμενη συνάρτηση του λόγου (m t /m i ). Μεταβολή του sputtering yield Cu συναρτήσει της ενέργειας για διάφορα ιόντα ευγενών αερίων Σελίδα 5 από 12 29/1/11 5

Μεταβολή του yield για sputtering Ni με Ar +, συναρτήσει της P Ar. Οταν η P> 100mTorr τα sputtered άτομα υφίστανται οπισθοσκέδαση λόγω σκεδάσεων στην αέριο φάση και εναποτίθενται και πάλι στο στόχο. Συγκέντρωση του παγιδευμένου Ar σε υμένια Ni συναρτήσει : (α) της θερμοκρασίας υποστρώματος και (β) της πίεσης του Ar. Πρόβλημα : Το διαφορετικό sputtering yield διαφορετικών ατόμων ότι οι στόχοι - κράματα ή -κεραμικές ενώσεις (π.χ. Al 2 O 3, SiO 2 ) υφίστανται στην επιφάνεια ελάττωση (depletion) του στοιχείου με το μεγαλύτερο yield. Ισορροπία αποκαθίσταται όταν η σύσταση της ροής των sputtered ατόμων είναι ίδια με αυτή του όγκου του στόχου. Λύση : διορθώνεται κατάλληλα η στοιχειομετρία του στόχου ή με reactive sputtering. Παράδειγμα: ο στόχος για την ανάπτυξη στοιχειομετρικού α-sic έχει χημική σύσταση 66% Si και 34% C. Σελίδα 6 από 12 29/1/11 6

Σύγκριση παραμέτρων των μεθόδων PECVD και Sputtering Παράμετρος Sputtering PECVD πίεση (Torr) 10-2 0.1-2 μέση ελεύθερη διαδρομή (cm) >0.2 <0.01 εφαρμοζόμενο δυναμικό (V) 500-3000 <300 πυκνότητα ισχύος (W/cm 2 ) 1-5 <0.5 Τ υποστρώματος ( o C) <100 250-350 Τροποποιήσεις της μεθόδου sputtering. Magnetron sputtering http://www.ajaint.com/ Οι στόχοι magnetron χρησιμοποιούν κάθετα μεταξύ τους μαγνητικά (τυπική τιμή 100-200 Gauss) και ηλεκτρικά πεδία αυξάνεται το μήκος της ελεύθερης διαδρομής των ηλεκτρονίων που κινούνται σε κυκλοειδείς τροχιές τα ηλεκτρόνια παγιδεύονται κοντά στην επιφάνεια του στόχου κινούμενα μακριά από τα τοιχώματα του αντιδραστήρα όπου υφίστανται επανασύνδεση και χάνονται από το πλάσμα. αυξάνεται η ικανότητα ιονισμού, η πυκνότητα του ρεύματος ιόντων και η ταχύτητα εναπόθεσης. http://www.ajaint.com/ του στόχου. Κίνηση ηλεκτρονίου με αρχική ταχύτητα v παρουσία μαγνητικού πεδίου. Τα ηλεκτρόνια εκτελούν ημικυκλικές τροχιές με ακτίνα (m e v/be). Το μαγνητικό πεδίο τα ηλεκτρόνια παγιδεύονται κοντά στην επιφάνεια Σελίδα 7 από 12 29/1/11 7

Κίνηση ηλεκτρονίου παρουσία μαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρικού πεδίου του sheath. Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται εντός του sheath κινούνται σε κυκλοειδείς τροχιές, παγιδεύονται κοντά στον στόχο & προκαλούν περισσότερους ιονισμούς Οι στόχοι magnetron κατασκευάζονται με διαφορετικές γεωμετρίες, ανάλογα με την εφαρμογή, π.χ. κυλινδρικοί, κυκλικοί, παραλληλόγραμμοι κλπ. Reactive sputtering. Συνδυασμός των sputtered species και αντιδραστηρίου στην αέριο φάση καλύτερο έλεγχο της στοιχειομετρίας του υμενίου μέσω χημικών αντιδράσεων. Εφαρμογές: ανάπτυξη υμενίων οξειδίων ή νιτριδίων από κεραμικούς ή μεταλλικούς στόχους. Σελίδα 8 από 12 29/1/11 8

Πρόβλημα 1: Οι κεραμικοί στόχοι, προκειμένου να είναι σε καλή θερμική επαφή με το ψυχόμενο υπόστρωμα, πρέπει να υποστούν επιμετάλλωση και συγκόλληση στον υποδοχέα τους. Λύση 1 :Η χρήση μεταλλικών στόχων είναι προτιμητέα επειδή έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα ψύχονται πιο αποτελεσματικά. Πρόβλημα 2: χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του κεραμικού που περιορίζει την απαγωγή θερμότητας. Παράδειγμα: οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται στην επιφάνεια στόχων SiO 2 και Si, πάχους 1cm όταν γίνεται sputtering με 10W/cm 2, είναι 720 o C και 170 o C, αντίστοιχα. Παράδειγμα: υμένια που αναπτύσσονται από στόχο Al 2 O 3 είναι υποστοιχειομετρικά σε οξυγόνο λόγω διαφορετικού sputtering yield, διαφορετικής ενεργού διατομής σκέδασης στην αέριο φάση, μεταβολής των συντελεστών πρόσφυσης του Ο και του Ν με τη χημική σύσταση του αναπτυσσόμενου υμενίου. Λύση: εισαγωγή οξυγόνου ή αζώτου στην αέριο φάση. Σελίδα 9 από 12 29/1/11 9

Ion plating : συνδυασμός της εξάχνωσης και του sputtering. Η εξάχνωση γίνεται σε περιβάλλον πλάσματος ποσοστό του στοιχείου που εξαχνώνεται υφίσταται ιονισμό. Η υψηλή διαφορά δυναμικού που εφαρμόζεται στο υπόστρωμα προκαλεί ταυτόχρονα sputtering και εμφύτευση των ιόντων στο υπόστρωμα βελτίωση της πρόσφυσης του αναπτυσσόμενου υμενίου (διάχυτη διεπιφάνεια). Χαρακτηριστικά της ion plating μεγάλη ταχύτητα εναπόθεσης (ενδεικτική τιμή 25μm/min) υψηλή αντοχή των υμενίων καλή πρόσφυση στο υπόστρωμα Εφαρμογές στη μηχανολογία π.χ. επικαλύψεις πτερυγίων κινητήρων. Σελίδα 10 από 12 29/1/11 10

Plasma spray. Φθηνή σχετικά μέθοδος την επικάλυψη επιφανειών με υμένια που προστατεύουν από μηχανική φθορά και αυξάνουν την αντοχή σε διαβρωτικά μέσα. Η ανάπτυξη γίνεται υπό P 1 atm και δεν προϋποθέτει δαπανηρή ή χρονοβόρα προετοιμασία του υποστρώματος. Στηρίζεται στο plasma gun που αποτελείται από μία άνοδο, που λειτουργεί σαν ακροφύσιο, και μία κάθοδο που αποτελείται από W. Τα ηλεκτρόνια από την κάθοδο αρχίζουν και διατηρούν ηλεκτρικό τόξο ανάμεσα στην κάθοδο και την άνοδο. Στη φλόγα του πλάσματος διοχετεύεται η σκόνη σε φέρον αέριο συνήθως Ar. Η σκόνη επιταχύνεται, τήκεται και μεταφέρεται με υψηλή ταχύτητα στο υπόστρωμα όπου στερεοποιείται ταχύτατα. Τυπική θερμοκρασία υποστρώματος 150 ο C. Σελίδα 11 από 12 29/1/11 11

Το plasma spray χρησιμοποιείται για την επικάλυψη μεγάλων επιφανειών. Σελίδα 12 από 12 29/1/11 12