Điện tử viễn thông phun xa khotailieu

Phún x

Lê Tu n
i h c Bách khoa Hà N i


Phún x

(ti p)

S đ h th ng thi t b phún x
Plasma Ar
Súng ion

Nguyên t
phún x
ng c
bán d n
N c
làm l nh

Mâm đ
b ng Cu

Nguyên t
phún x

Nguyên t
Ar nhanh

Bia

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

2


Phún x

(ti p)

S đ b trí các b ph n thi t b phún x

Khí
vào
Ngu n
đi n

Bia
Phi n
bán d n

B m chân
không

2/2/2006

i h c Bá

Bách khoa Hà
Hà N i

3


Phún x

(ti p)

C ch th c hi n quá trình phún x

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

4


Phún x

(ti p)

C ch th c hi n quá trình phún x (ti p)
1. Nguyên t khí Ar b phân ly do ion hóa
Ar → Ar+ + e2. i n t đ c t ng t c nh đi n tr ng.
Trong quá trình chuy n đ ng t i anode,
trên đ ng đi, chúng ti p t c gây ra các

phân ly nguyên t Ar m i.
3.
Các ion đ c t ng t c c ng b i đi n
tr ng và chuy n đ ng t i c c âm, va
ch m v i v t li u bia, làm b n ra các h t
v t li u bia và các đi n t th c p. Các
h t v t li u bia b phún x ra khi đ c
đ a t i b m t các phi n đ s l ng
đ ng và t o ra màng m ng trên đó, còn
các đi n t th c p khi đi t i anode góp
ph n t ng c ng quá trình ion hóa các
nguyên t Ar.

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

C t
plasma

5


Phún x

(ti p)

M t vài đ c đi m c a các h t nh v t li u bia phún x

Tr c h t, các h t nh v t li u bia b phún x ra ngoài bia trung hòa v đi n
tích, nên chuy n đ ng c a chúng không ph thu c chi u đi n tr ng mà
đ c quy t đ nh b i các va ch m v i các ion Ar+.
N ng l ng liên k t c a các nguyên t h t v t li u bia ph thu c vào nhi u
y u t nh các thông s c a các ion Ar tham gia va ch m, đ nh h ng tinh
th , v.v… Ví d , giá tr đ i v i v t li u Ge khi dùng các ion Ar+ có đ ng n ng
1.2 KeV là vào kho ng ~ 15 eV.
Do có đ ng n ng l n nên các h t nh v t li u bia có th gây ra các hi u ng
ph nh nhi m b n th c p, v.v…

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

6


Phún x

(ti p)

Các ph n ng do va ch m v i đi n t
Ion hóa phân ly phân t :
AB + e- A++ B +2ePhân ly
AB + e-

A + B + e-

Phân ly kèm theo g n k t
đi n t

AB + e-

2/2/2006

A + B-

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

7


Phún x

(ti p)

C ch và hi u su t phún x c a các v t li u đ n ch t
Hi u su t phún x S =
S ion b t ra/s ion b n phá

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

8


Phún x

(ti p)

Các h p ch t v t li u bia có th đ
trên phi n đ
đi u ki n t

V t li u đ
A5B5
A5B4
A5B4

ng quan t c đ

c dùng đ t o màng
A = 0.8 B

V t li u màng m ng
A4B5
A4B4
A4B4

.

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

9


Phún x
H
b
x

(ti p)

th ng phóng đi n có hai
n c c song song cho phún
m t chi u

Các thông s công ngh th

ng dùng:

• Chân không: 10-7 torr
• Áp su t h i Ar: 20 – 100 mtorr
• i n áp: 2 – 5 kV

2/2/2006

i h c Bá

Bách khoa Hà
Hà N i

10


Phún x

(ti p)

H th ng phóng đi n c i ti n cho phún x

Các thông s công ngh
th ng dùng:
Chân không: 10-7 torr
Áp su t h i Ar: 1 – 5 mtorr
i n áp: 500 – 1000 V
(m t chi u hay xoay chi u
t n s radio)

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

11


Phún x

(ti p)

Phún x hóa h c
Trong quá trình phún x , m t hay nhi u thành ph n c a v t li u
màng m ng phún x t n t i d i d ng các ion/t h p mang đi n và
đ c v n chuy n b i đi n tr ng. T i không gian g n/t i b m t đ ,
các thành ph n đó tham gia ph n ng hóa h c v i các thành ph n
khác s n có hay c ng đ c v n chuy n t i đ t o thành v t li u cu i
cùng và l ng đ ng trên b m t đ .
C n đ ý t i hi n t

2/2/2006

ng n mòn (r ) do môi tr

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

ng khí.

12


Phún x

(ti p)

Phún x m t chi u (DC) và xoay chi u t n s radio (RF)

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

13


Phún x

(ti p)

Phún x dùng súng magnetron

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

14


Phún x

(ti p)

Súng magnetron th

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

ng m i

15


Phún x

(ti p)

Magnetron công nghi p d ng tròn (trái) và ph ng (ph i)

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

16


Phún x

(ti p)

Chuy n đ ng c a các đi n t trong súng magnetron

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

17


Phún x

(ti p)

ng s c t tr

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

ng

18


Phún x

(ti p)

C ch c a s r ( n mòn) bia

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

19


Phún x

(ti p)

C i thi n vi c s
d ng bia

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

20

Phún x

(ti p)

C i thi n vi c s d ng bia nh thay đ i hình d ng các nam
châm (ti p)

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

21


Phún x

(ti p)

Magnetron không cân b ng

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

22

Phún x

(ti p)

Các lo i magnetron
Magnetron các lo i khác nhau cho phép thay đ i các tính ch t t tr
v i các hi u ng đ c t o ra nh sau:

ng c a ngu n

Unbalance (Không cân b ng): B ng cách thay đ i góc ra c a các đ ng s c t
tr ng trong các magnetron không cân b ng có th đi u ch nh s l ng đi n t đ c
thoát ra, do đó, c m c đ b n phá ion đ i v i màng m ng đ c t o thành.
Balance (Cân b ng): Dùng đ gi m thi u l ng n ng l
m c trên đ và t o ra đi u ki n b n phá ion th p.

ng b sung cho màng m ng

Field Strength (C ng đ t tr ng): Thay đ i c ng đ t tr ng đ đi u ch nh
c ng đ và hi u đi n th phóng đi n. Có th s d ng đ bù tr v i thay đ i đi n áp
gây ra b i hi n t ng n mòn bia trong quá trình phún x .
Magnetic Field Shape (Phân b t tr ng): Thay đ i phân b t tr ng trong không
gian gây ra s bi n đ i t ng tác gi a plasma v i anode nh m đi u ch nh áp su t làm
vi c c c ti u.

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà

Hà N i

23


Phún x

C ch l p đ y các rãnh, b

(ti p)

c trong màng m ng phún x

N ng l ng c a các nguyên t t i b m t
màng ~ 1 – 15 eV.
Các nguyên t v t li u màng b b t ra do
quá trình b n phá b i các ion Ar+ s l i tái
l ng đ ng sau khi truy n b t đ ng n ng cho
các nguyên t khác trong màng và tìm đ c
v trí có l i v m t n ng l ng.
Quãng đ ng t do trung bình c a các
nguyên t t i đ c tính theo công th c th c
nghi m:
L (cm) = 5x10-3/P (torr)

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

24


Phún x

(ti p)

Vi c u trúc c a các màng m ng phún x

2/2/2006

i h c Bá
Bách khoa Hà
Hà N i

25