Введение к работе
Актуальность темы. Металлоорганические соединения ( МОС ) нахо-большов применение- в различных облэсгях науки и техники для поїння тонких металлических, окисных, полимерных и полупроводнино-плёнок и покрытий. В последние 20 лет, наряду с осаждением плё-нетодом термического разложения МОС, практическое нримененпс-'чают и другие методы, в частности метод осаждения плёнок из низ-імперагурнои" плазмы электрических разрядов в смесях инертных или їх.газов с парами МОС. Этим методом моьно получать плёнки с до-.но высокими' скоростями осакдения. Дальнейшее развитие работ в 1ом направлении сопровождается привлечением для целей осакдения юк всё новых и новых МОС. Основными преимуществами метода, по шению с методой термическою разложения паров ЦОС являются, во-знх» возможность значительного снижения температуры подложки, вторых, еозможность предварительной очистки поверхности подлоики іазмв газового разряда. Кроме того, методом плазмохикичес.ого ідєния из ИОС мокно получать плёнки, обладающие уникальными своґі-іми, которые другими методами получить затруднительно или даяе эзможно. Тонкие плёнки, полученные методом плазнохимического -дения, имеют хорошую адгезию к подложке, обладают рядом другчх :іьк качеств: повышенной химической стойкостью з агрессивных сре-, хорошими диэлектрическими свойствами и некоторыми другими поения свойствами. Благодаря этому.они нашли применение, например, икроэлектронике в виде тонкоплёночных изоляционных слоев и за-iilcc покрытий. Расширение области применения плёнок обуславливает г интереса к развитию и еоверпенствовянию метода плазмохимическо-асаядения плёнок.
Многообразие и сложность процессов, происходящих в плазме газоразрядов в смесях газов и паров МОС, требуют привлечения к иссле-анию таких процессов различных физико-химических методов: спек-пьного анализа, uacc-спектрометрическсго анализа, электрических дов Ленгмюра, электронного парамагнитного резонанса и других. методы позволяют контролировать состояние газовой фазы нспосред-знно в процессе осаждения тонкоплёночных структур. Поэтому, раз-ила и совершенствование методов контроля за состоянием газовой и в процессе осаздения тонки плёнок, в частности метода спек-лыюго эмиссионного анализа, является актуальной задачей.
Цель работы состояла в исследовании физико-химических процессов, исходящих в низкотемпературной плазме газовых разрядов в смесях
гелия и паров ИСС, при концентрации паров МОС в газовой фазе ( Ю"3 - 2 ) мол.% ; выявлении природы и установлении механизм! разовашш частиц, появляющихся при разложении молекул МОС в га: фазе и отвечающих за возникающее при этой оптическое излучение выявлении закономерностей, возникающих в процессе формирования ких металлсодержащих плёнок ; разработке, на основе установлен: закономерностей, способа непрерывного контроля процесса осаждо; металлсодержащих плёнок, с целью устойчивого воспроизводства У' оезждеяпя пленок ; исследовании возможностей осаадения металлеї кацих плёнок на внутренние стенки длиномерных трубок ; исследо возможностей практического применения разработанного метода ко и полученных плёнок.
Реализация такой программы исследований содержит новые пу пения вопросов непрерывного контроля технологических процессов ченпя тонких металлсодержащих плёнок из низкотемпературной пла газових разрядов а парах НОС.
Научная новизна. В настоящей работе методом оптической эы онной спектроскопии изучены особенности разложения молекул МОС реходных и переходных металлов в низкотемпературной гелиевой п безэлектродного БЧ разряда и импульсного высоковольтного разря предложен механизм образования эле"тронно-вазбукдённых атомов таллов, выделяющихся в газовой фазе при разложении соответству ИОС; обнаружено тушение излучающих уровней атомов гелия при до ленки в гелиевую плазму молекул ЫОС; впервые приведено сравнен установлены отличия в эмиссионных свойствах плазмы смесей гели паров цинка, гелия и паров диэтилцкнка; впервые установлена ли зависимость скорости осаждения металлсодержащих плёнок на подл от отношения интенсивностей экспериментально выбираемых линий канкя атомов металла к линии испускания атомов гелия; предлоне вые области практического использования металлсодержащих плёно получении разложением паров МОС в низкотемпературной плазме б электродного ВЧ разряда.
Защищаемые положения. Впервые, в низкотемпературной гелие плазме безэлектродного ВЧ разряда и высоковольтного иыгульсног ряда проведены исследования процессов разложения ряда летучих непереходных и переходных металлов. Методом оптической эмиссио спектроскопии установлено, что разложение молекул МОС в гелиев плазме безэлектродного ВЧ разряда сопровождается образованием зовой фазе атомов металлов в электронно-возбуждённых состояния разложение тех же НОС в смесях с гелием в плазме високовольтно импульсного разряда сопровождается образованней в газовой фазе
їв. и однократно-ионизованьых ионов металла в электронно-возбуздеп-х; состояниях; - на'основании сопоставления эмиссионных свойств [азмы безэлектродного ВЧ разряда в смесям гелия и паров цунка, го-ія и паров диэтилцинка установлене, что заселение электропно-воз-г:эдённых состояний атомов цинка при разло&знип молекул диэтмлг'.ш'.а юисходит преимущественно из рдектронно-возс'укденных кол кул ди-'клцинка; - предложен механизм образован-^ зл~ктрошю~воз6у.т.дён;ш>-. :о!.:ов металлов, появляющихся при разлонении молекул "ОС в гелиевой іазме ВЧ разряда.Согласно предлагаемому механизму образование элек->онно-иозбуждённых атомов металлов происходит ПО НССКОЛЫЛШ кс!г:у-ірующим каналам. Основными каналами образования олектронно--чозеу.к-:')шых атомов металлов являются процессы взаимодействия молекул № с быстрыми электронами плазмы; - впервые установлено, что ско-)сть осаядения. металлсодержащих плёнок в плазме беззлекгродного ! разряда в смесях гелия и паров НОС, в эксперименталыи определя-1ых диапазонах концентраций паров КОС, коррелирует с отношением ітенсивностей экспериментально выбранных лшшіі испускания элек-юнно-возбуадённых атомов металла, выделяющихся при разложении в ізовоії фазе молекул МОС, и электронно-БОзбуцдённых атомов гелия; обнаружено, что тонкие плёнки, полученные при плазмохимическом ізло:ісснии НОС переходных металлов, обладают повышенной стойкостью процессах плаэмохиаического травления в кислородной или кислород-)еоновой плазме; - экспериментально проведено изучение влияния іздєйствия плазмы ВЧ разряда j гелии на электрофизические своііства шеодержащих плёнок, используемых в качестве лизкоомных хромовых )зисторов.Результати исследования позволили расширить представле-IH о механизме образования хромовых резисторов и предложить спо-)б осааденил с целью получения хромовых резисторов, обладающих оп-:делёнными электрофизическими свойствами.
Практическая значимость работы. Результаты проведенного иссле-івания показали перспективность применения метода спектрального шесионного анализа к изучению и контролю процессов плазмохішичес-іго осахгдения тонких металлсодержащих плёнок из п^ров МОС. Разрабо-iH новый способ непрерывного контроля процесса формирования плёнок ні нлазмохимическом осалдении их из смесей гелия и паров НОС. Метод інован на непрерывном контроле отношения интенсивностей линий ис-скания электронно-возбуждённых атомов металла и электронно-возбун-niHux атомов гелия и проведении процесса при их определённом соот-шишм.Предлоаен способ получения чувствительных слоев ионных ре-
зпстов на основе -:етаЛ'леодергзщик плёнок, полученных плазыохимич ким разложением паров ЫОС переходных металлов. Предложен способ осанденіш металлсодержащих плёнок в длиноиерных трубках с исполз ваннем високовольтного импульсного электрического разряда в смсс гелип и паров МОС. Предлокен экологически чистый способ получеш высокостабильных низкооиных тонкоплёночных резисторов на основе хроисодеунащих плёнок, образующихся в процессе термического раз; рения ічжсакарооиила хрома усиленного плазмой беззлектродного Б1 разряда в гелии. По материалам работы получено два. авторских ев: тельстви на изобретения.
Апгобация работы. Результаты исследований, вошедшие в рабо доктадшались на IX ме:с;/народной конференции по металлоорганич кої; ХШ.ІІ.И (г.Дижон,Франция,1979 г.), I Всесоюзной конференции п иеталлоорганической химии (г.Москва,1979 г.),УП Всесоюзном сов нш: "Физические и математические методы в координационной химии (г.Кишинёв,1980 г.),III,ТУ к У Всесоюзных совещаниях по примене металлооргакичееких соединений для получения металлических и ок ных покрытий (г.Горький,1980,1983,1987 г.), II Всесоюзном совец по хеиклгашшесценцш (г.Уфа,1986 г.).
Публикации. Осноііииз материалы диссертации опубликованы в научных статьях и тезисах докладов на конференциях и двух автор свидетельствах на изобретения.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из вво; пяти глав, выводов, списка литературы и грилоиения. Диссертациг приложением изложена на 165 страницах машинописного текста, ил; рована 1 таблицами к 21 рисунком. Библиография включает ІИ і нования.
