2.2.3.4 Ионно-лучевое распыление

При использовании ионного источника осаждение распыленного вещества можно осуществлять в условиях высокого вакуума при контролируемом давлении. Первый вариант проведения процесса осаждения с помощью пучка ионов связан

с прямым получением ионов необходимого материала и конденсацией их на поверхности в виде тонкой пленки. Во втором варианте ионный источник служит для получения ионов которые бомбардируют находящуюся в вакууме мишень, после чего распыленные частицы вещества осаждаются на подложке. В течение последнего десятилетия оба способа были значительно усовершенствованы, и теперь они являются общепринятыми, хотя и дорогостоящими методами, позволяющими использовать преимущества процесса ионного распыления к процесса осаждения пленок в условиях вакуума.

Для осаждения пленок обычно применяют источники ионов двух типов: дуоплазмотрон и источник, разработанный Кауфманом. В дуоплазмотроне ионы создаются в камере с тлеющим или дуговым разрядом и затем через отверстие истекают во вторую камеру со значительно более низким давлением Па). В источнике Кауфмана конфигурации разрядной камеры и приложенного магнитного поля таковы, что электроны, испускаемые в результате термоэмиссии, движутся по протяженным спиральным траекториям к цилиндрическому аноду, охватывающему область разряда. Это обеспечивает высокую эффективность ионизации газа, а также однородность-плазмы. Если между двумя сетками с точно совмещенными отверстиями создать разность потенциалов, то ионы, проходящие через отверстия сетки, будут ускоряться под действием этой разности потенциалов. С помощью магнитооптических устройств ионы собирают в параллельный пучок, объемный заряд которого можно нейтрализовать медленными электронами, испускаемыми нитью накала, расположенной с бомбардируемой стороны сеток. Источник Кауфмана позволяет получать полностью нейтрализованные пучки ионов аргона диаметром в пределах 25 см с плотностью тока, достигающей при ускоряющем напряжении Этот источник можно использовать как для травления поверхности (называемого ионным травлением), так и для осаждения распыленных проводящих и непроводящих материалов. Ионное травление применяется при изучении объемных свойств многослойных солнечных элементов. При изготовлении солнечных элементов со структурой полупроводник — диэлектрик — полупроводник с помощью ионного источника на кремний осаждают пленки [16]. Как показано на рис. 2.2, скорость ионного травления (и, следовательно; осаждения пленок) зависит от вида материала и угла падения ионов на мишень.