Планарный магнетрон с инжекцией электронов


Отличительной особенностью магнетрона является наличие дополнительного источника электронов, расположенного за плоскостью распыляемой мишени для ассистирования магнетронного разряда в области предельно низких значений рабочего давления, увеличения степени ионного воздействия на растущую пленку, а также расширения диапазона рабочих параметров планарного магнетрона.

Назначение

Осаждение покрытий, в том числе в области предельно низкого рабочего давления (до 0.04 Па), с целью улучшения их свойств (увеличения адгезии и степени кристалличности, уменьшения шероховатости поверхности и др.).

Виды покрытий: металлические покрытия, нитридные покрытия: TiN, TiAlN, CrAlN и др., многослойные покрытия.

Снижение рабочего давления в процессе осаждения обеспечивает:

  • Поддержание магнетронного разряда в области низкого давления при высоком напряжении горения, обеспечивая высокую энергию ионов.
  • Увеличение ионного потока на подложку.
  • Устранение задержки зажигания магнетронного разряда в импульсной форме.
  • Снижение шероховатости поверхности пленки.
  • Увеличение степени кристалличности и уменьшение размера зерна кристаллитов.
  • Диффузионную форму магнетронного разряда в области зоны распыления (рейстрека) и увеличение коэффициента использования материала мишени.
  • Увеличение эффективности транспортировки распыленных атомов до подложки.

Режим стандартного планарного магнетрона для работы в типичном диапазоне рабочего давления (>1мТорр)

Режим генерации газовой плазмы (обеспечивается низким напряжением магнетрона при дополнительной аксиальной инжекции электронов)
* - без отражательного электрода

Режим магнетронного распыления в области низкого рабочего давления (<1мТорр)
* - c отражательным электродом

Инжекция дополнительных высокоэнергетичных электронов обеспечивает стабильный режим функционирования сильноточной формы магнетронного разряда в области предельно низкого рабочего давления (вплоть до 0.03 Па). Использование конического отражателя на пути инжектированных электронов увеличивает эффективность инжекции, в т.ч. в области предельно низкого рабочего давления, где самостоятельная форма магнетронного разряда не реализуется.

Параметры

Толщина катода до 10 мм
Магнитная система постоянные магниты
Магнитное поле на поверхности катода 1000 Гс
Тип охлаждения прямое/косвенное
Коэффициент нспользовання катода до 30%
Рабочие газы Ar, О2, N2 и т.д.
Рабочее давление 0.04-0 5 Па
Мощность распыления 2,5 кВт
Плотность ионного тока на подложку 0,01-0,5 мА/см2

Контактная информация

Институт сильноточной электроники СО РАН, (ИСЭ СО РАН)
634055, г. Томск, пр. Академический 2/3

Старший научный сотрудник
ШАНДРИКОВ Максим Валентинович
shandrikov@opee.hcei.tsc.ru
+8 3822 491776