Методика визначення товщини напилених

плівок

Виконала: студентка ІV-Б курсуННІ ФМ та КІССпицька 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.

Вимірювачітовщини

ЕлектронніМеханічні Сутомеханічні

Електро-механічні

Електронні

За фізичним принципом

За конструкційним виконанням

Магнітні Електричні

Радіаційні

Магнітного опору

Магнітного потоку

Вихрові струмиОптичні

Іонізаційні

Рентгенографічні

Резистивні

Ємнісні

Схема вакуумної установки

ФН

вентиль викачки з балону (ВВ)

механічний вакуумний насоснасос

паро-машинний

вентиль викачки роб. об'єму (ПВ)ВВК

напуск повітря

робочий об'єм

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:

hRm 24h – товщина напиленого шару;R – відстань від напилювача до

напилюваної поверхні;R=5см;h=10-5 см;ρ=8,902 г/см R

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.

Обчислення лінійного коефіцієнта послаблення k зразка:

samplekxeII 0

x

II

ksamle0

ln

і напиленої міді:

CuCuCu kμ = 98,8 см2/г;ρ = 8,902 г/см3

Фізичні основи радіаційного методу

Cu

samplesample

Cu k

II

xk

x 0

2ln

samplesample

CuCu

xk

xk

eII

eII

IIII

02

01

2010

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 методу

Назва зразка

Інтенсивність до напилення

Ісер

Інтенсивність після напилення

І'сер

Інтенсивність первинного

пучкаІ0сер

Лінійний коефіцієнт

ослаблення k, 1∕см

Скляна пластинка 1707,4 5449,6

21197,2

186, 58

Кремнієва пластинка

___________

___________ _________

Фольга (1 шар) 14688,9 43928,4 282,14

Фольга (2 шари) 12818,3 66522,9 279,44

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

Співставлення результатів

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

,hw

lR

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