Transcript Завантажити у ppt

Методика визначення
товщини напилених
плівок
Виконала:
студентка ІV-Б курсу
ННІ ФМ та КІС
Спицька В. В.
Тонкі плівки — фізичний термін, який означає шар
матеріалу, товщиною від кількох нанометрів до
кількох мікрон.
Термін тонка плівка використовується у фізиці в
тих випадках, коли завдяки малій товщині шар
матеріалу має властивості, відмінні від властивостей
об'ємного матеріалу. Наприклад, в оптиці тонкими
плівками називають плівки, товщина яких порівняна з
довжиною хвилі світла, тобто в діапазоні десятих
мікрона.
Вивчення властивостей тонких плівок виділилося в
окрему область фізики й технології. Крім оптики
тонкі плівки широко використовуються також у
напівпровідниковій електроніці.
Технології вирощування
· Хімічні методи:
- плакування;
- хімічне осадження з розчину;
- хімічне осадження з парової фази.
· Фізичні методи:
- фізичне осадження з парової фази;
- розпилення;
- імпульсне лазерне напилення;
- іонно-променева епітаксія;
- молекулярно-променева епітаксія.
Постановка задачі
Розробити методику вимірювання товщини
тонких плівок та звірити отримані результати.
Критерій достовірності – співпадіння
результатів, отриманих незалежними методами.
Вимірювачі
товщини
За
принципом
Механічні
фізичним
Електронн
і
Магнітні
Магнітного
потоку
Магнітного
опору
Вихрові струми
За
виконанням
Суто
механічні
Електричн
і
конструкційним
Електромеханічні
Електронні
Радіаційн
і
Ємнісні
Рентгенографічні
Резистивн
і
Іонізаційні
Оптичні
Схема вакуумної установки
напуск
повітря
ВВК
насос
паромашинний
робочий
об'єм
вентиль викачки
роб. об'єму (ПВ)
вентиль
викачки з
балону (ВВ)
механічни
й
вакуумний
насос
ФН
Хід роботи:
1. Зважуємо зразок;
2. Приблизно розраховуємо масу речовини, яку
необхідно напилити, щоб отримати необхідну
нам товщину;
3. Просвічуємо;
4. Напиляємо;
5. Зважуємо напилений зразок;
6. Визначаємо масу напиленої речовини ∆m;
7. Знову просвічуємо, знімаємо покази;
8. Робимо розрахунки.
Розрахункова формула:
m  4R h
2
h – товщина напиленого шару;
R – відстань від напилювача
напилюваної поверхні;
R=5см;
h=10-5 см;
ρ=8,902 г/см
R
до
Радіаційні методи засновані на вимірюванні
характеристик відбитого, пропущеного або емітованого
плівкою випромінювання.
Іонізаційні - джерело випромінювання й
іонізаційний перетворювач можуть бути розташовані
як по різні сторони вимірюваного покриття, так і по
один бік від нього. В обох випадках зі зміною
товщини змінюється інтенсивність випромінювання,
пропущеного/відбитого покриттям.
Рентгенографічні – 1) метод поглинання,
заснований на вимірюванні ослаблення в плівці
пучка рентгенівських променів; 2) метод емісії
ґрунтується на збудженні матеріалу плівки джерелом
високої енергії.
Фізичні основи радіаційного методу
Обчислення
лінійного
послаблення k зразка:
I  I0  e
k samle
і напиленої міді:
 kxsa m p le
I
ln
I0

x
Cu  Cu  kCu
μ = 98,8 см2/г;
ρ = 8,902 г/см3
коефіцієнта
I 0  I1  I 0  I 2
I1  I 0  e
 kCu xCu
I 2  I 0  e
 k sample xsample
k sample xsample
xCu  
kCu
I2
 ln
I0
Результати по методу зважування
Зразок
Маса m1,
г
Товщина
х, см
Площа S,
см2
Маса після
напилення, m2, г
∆ m, г
Площа шару S',
см2
Скляна
пластинка
0,17700
0,0135
2,3×2,4
0,18260
0,0056
5,19
Кремнієва
пластинка
0,39440
0,0614
1,81
0,39775
0,00335
1,7512
Фольга (1
шар)
0,02125
0,0013
2×2
0,02615
0,0049
3,91
Фольга (2
шари)
0,02500
0,0018
2×2
0,02665
0,00165
3,85
Результати по рентгенівському
методуІнтенсивність Лінійний
Назва
Інтенсивність
Інтенсивність
зразка
Скляна
пластинка
Кремнієва
пластинка
до напилення
Ісер
після напилення
І'сер
1707,4
5449,6
__________
___________
_
первинного
пучка
І0сер
коефіцієнт
ослаблення k,
1∕см
186, 58
_________
21197,2
Фольга (1
шар)
14688,9
43928,4
282,14
Фольга (2
шари)
12818,3
66522,9
279,44
Співставлення результатів
Назва
зразка
Товщина шару за
методом
зважування, h, мк
Товщина шару за
радіаційним методом,
h, мк
Скляна
пластинка
1,212
1,92
Кремнієва
пластинка
2,149
___________
Фольга (1
шар)
1,408
1,548
Фольга (2
шари)
0,481
0,495
Резистивний метод - вимірювання опору плівки - проста
операція, що може бути використана для визначення товщини
провідних плівок на непровідних підкладках і для
напівпровідникових епітаксійних шарів. Залежність опору
тонкої провідної плівки R від товщини h можна представити у
вигляді
R
 l
wh
,
де l – довжина, w – ширина, ρ - питомий опір плівки. При умові
константності питомого опору товщину плівки h можна
безупинно контролювати за її опором.
Ємнісний метод - може бути застосований для визначення
товщин діелектричних плівок, нанесених на провідні підкладки.
Вимірювана ємність обернено пропорційна товщині плівки,
прямо пропорційна діелектричній постійній плівки і площі
електрода (не враховуючи крайові ефекти).
Анізотропна
струмопровідна
гума
Метод рентгеноспектрального аналізу
Метод рентгеноспектрального аналізу