2.Opis zjawisk tworzenia plazmy
Rozpatrzmy przykładowo zjawiska w przestrzeni gazowej między dwiema elektrodami (odpowiednio duże napięcie, co najmniej kilkaset V, zmniejszone ciśnienie gazu);
Dominującym zjawiskiem fizycznym jest tu wyładowanie jarzeniowe w różnych obszarach;
Obszar I: ciemnia katodowa (przyśpieszanie ruchu naładowanych cząstek - emisja elektronów z katody)
Obszar II: poświata katodowa (jonizacja cząstek neutralnych kosztem hamowania naładowanych)
Obszar III: ciemnia Faraday'a (ponowne przyśpieszanie jonów)
Obszar IV: zorza dodatnia - dalsza jonizacja, maksymalne stężenia naładowanych cząstek - plazma właściwa
Plazma zawiera elektrony i jony, ale też rodniki, cząsteczki wzbudzone.
Inne zjawiska towarzyszące jonizacji gazów
Można je razem opisać przy pomocy charakterystyki U-J (napięcie międzyelektrodowe - natężenie prądu jonizacji) Rodzaj gazu - określa stopień jonizacji α (równanie Saha);
α2/(1-α2) = const. T2,5/p.exp (-Ej/kT) TECHNIKI JONOWO - PLAZMOWE (Plasma assisted processes) Jeden z możliwych podziałów, uwzględniający udział jonów i rodników w plazmie;
Procesy jonowe Procesy plazmowe (większy udział rodników)
-Rozpylanie katodowe -Polimeryzacja
(Sputtering)
-Platerowanie jonowe -Reakcje powierzchniowe
(Ion plating) (np. azotowanie)
-Implantacja jonowa -Trawienie plazmowe
i osadzanie jonowe
-Trawienie jonowe
Zwykle nie rozdziela się tych udziałów, skraca termin do „technik plazmowych” czy „osadzania z udziałem plazmy” Także szereg innych podziałów i dziesiątki technik o różnorodnym nazewnictwie.
Rodzaje oddziaływań jon - powierzchnia ciała stałego;
Oddziaływanie Zastosowanie
1/2 - Odbicie spektroskopia jonów rozproszonych (analogia Auger'a)
3 - Adsorpcja, osadzenie osadzanie jonowe, sputtering - etap osadzania
4/5 - Rozpraszanie spektr. rozpraszania Rutherforda (analogia XRD)
6 - Absorpcja implantacja jonowa
7 - Inicjacja procesu ch. litografia jonowa
8 - Zniszczenie warstwy sputtering - tarcza; trawienie jonowe, cięcie jonowe; powierzchniowej spektr. masowa jonów wtórnych SIMS
Energie cząstek w procesach (eV);
1--------,--------1-------,--------1-------,--------1--------,--------1
[naparow.] [rozpyl.kat.] [implant.jonowa]
[osadzanie jonowe] [traw.jonowe]
Charakterystyka energetyczna obszarów zastosowań;
(…)
… gazowych produktów z powierzchni podłoża
(e) Transport produktów od powierzchni podłoża
(f) Krystalizacja produktów stałych na powierzchni podłoża
(a), (e) - limitowane dyfuzją i konwekcją
(b), (c), (d) - ograniczenia kinetyczne
(f) - ograniczenia krystalizacji, podobne do kinetycznych
Transport reagentów
Reaktory poziome lub pionowe, z udziałem gazu nośnego;
Strumień dyfuzji reagentów określa wzór;
N = -(D/ )* Szybkość dyfuzji jest więc funkcją stężenia reagentów, temperatury (D) i warunków hydrodynamicznych (rodzaj gazu, szybkość przepływu, konstrukcja reaktora).
Reakcje na powierzchni podłoża
(1) Stężenia reagentów (w gazie nośnym);
-decyduje mechanizm reakcji cząstkowych, np. dla pirolizy silanu mamy V = k*C1,36 co wynika z r. cząstkowych:
SiH4---> Si + 4H r. główna
2SiH4 --> Si2H6 + 2H r…
…, p, β, ks), gdzie M- masy atomów, E- energia jonów, β- kąt padania, ks- wsp. określający stan powierzchni (chropowatość itp.)
(b) rozpylanie katodowe - inne warianty; celem jest przedłużenie czasu trwania elektronów jonizujacych gaz, a tym samym zwiększenie stężenia jonów w plazmie Osadzanie (rozpylanie) reaktywne- dodatek O2, N2, CO do argonu - osadzanie tlenków, azotków, węglików, np. Ti…
… powierzchniowa
Wbudowanie w sieć <-------- o ------------> Zarodek krytyczny
(atom w sieci kryst.) (metastabilny)
Desorpcja
Ilość zarodków krytycznych:
, gdzie PS - stężenie powierzchniowe(ciśnienie)
EW - energia oddziaływania sąsiednich atomów
Problemy konstrukcji reaktorów
(1) Czynniki określające konstrukcję;
-sposób aktywowania reakcji
-sposób transportu reagentów
-geometria podłoża
-rodzaj i ciśnienie gazu…
… <---------Powtórzenie operacji dla rezystorów,
<----------------kondensatorów, ścieżek przewodzących
Suszenie i wypalanie -------------------------> Korekcja rezystorów Montaż elementów dyskretnych a następnie końcówek Obudowanie i kontrola końcowa Podłoża - płytki ceramiczne (grubość 1 mm i poniżej) z alundu (Al2O3), berylowe (BeO), tytaniany, teflon. Etapy procesu
1. Przygotowanie podłoży
-jak dla naparowywania próżniowego, jonowo-plazm.
2.Drukowanie
Standardowo - sitodruk, tj. "malowanie" (wcieranie) przez siatkę z naniesionym wzorem elementów obwodu el.
Nowe metody - drukowanie walcowe, rysowanie "pisakiem" a także fotorezysty lepkie po naświetleniu
Typowa pasta do nanoszenia;
-proszek metaliczny do 70%
-Bi2O3 + szkło boranowo-krzemianowe ok.5% (topnik)
-polimer (pochodna celulozy)
modyfikator lepkości ok.7…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)