Исследование резистивных плёнок на основе нитридов и оксидов нержавеющей стали

Список литературы

1. Фещенко В.Н. Слесарные работы при изготовлении и ремонте машин. Книга 1: учеб. пос. / В.Н. Фещенко. М.: Инфра-Инженерия, 2013. 464 с.

2. Походня И.К. Прогрессивные способы наплавки деталей износостойкими сплавами, филиал ВИНИТИ. Серия «Передовой научно-технический и производственный опыт», 1959.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИСТИВНЫХ ПЛЁНОК НА ОСНОВЕ НИТРИДОВ И ОКСИДОВ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Рыжова Е.А.

Рыжова Елена Андреевна - студент магистратуры, факультет электроники, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет,

г. Санкт-Петербург

Аннотация: тонкоплёночные элементы получили большое распространение и в данной статье рассматривается возможное применение нового материала для изготовления тонкоплёночных резистивных плёнок. Представлены зависимости поверхностного сопротивления плёнок от концентраций реактивных газов (азота и кислорода) и распределение поверхностного сопротивления по длине плёнки. Также в сравнение приведены РС-сплавы, сопротивление которых сопоставимо с поверхностным сопротивлением резистивных плёнок, полученных в ходе исследований. Ключевые слова: резистивные плёнки, поверхностное сопротивление, толщина плёнок, тонкоплёночные технологии.

Исследование направлено на изучение резистивных свойств тонких плёнок из оксидов и нитридов элементов нержавеющей стали. Оценивается возможность использования таких плёнок в интегральных схемах вместо аналогичных сплавов серии РС. Каждый сплав из этой серии имеет собственные характеристики по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС), удельному сопротивлению, температуре работы и временной стабильности резисторов [2]. Технические условия (ТУ) для резистивных сплавов РС предназначены для формирования тонкопленочных резисторов методом термического испарения. Также при использовании этого метода возникает проблема контроля стехиометрического состава плёнки. Также он повсеместно заменяется на более технологичный метод магнетронного распыления [1].

Цель работы заключается в исследовании влияния реактивных газов на удельное сопротивление плёнки из элементов нержавеющей стали.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изготовлены методом магнетронного распыления наборы плёнок, при различных концентрациях реактивных газов.

2. С помощью четырёхзондового метода измерили удельное сопротивление всех получившихся плёнок.

3. Сравнили с имеющимися аналогами.

На автоматизированной установке магнетронного распыления [3] были получены пленки нитридов и оксидов элементов нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т1. Магнетронный метод был выбран как наиболее точный и быстрый.

Формирование плёнок велось в течение одной минуты при разных концентрациях реактивных газов в рабочей камере.

С помощью четырёхзондового метода были измерены удельные сопротивления плёнок. Графики зависимости удельного сопротивления от концентрации реактивных газов представлены на графиках (Рис. 1 и Рис. 2).

-ш— При давлении 1 Па -•— При давлении 0,5 Па

23456789 10

Концентрация кислорода,%

Рис. 1. Зависимость удельного поверхностного сопротивления пленок от концентрации

кислорода при их формировании

Рис. 2. Зависимость удельного поверхностного сопротивления пленок от концентрации азота

при их формировании

Анализ полученных результатов показывает, что полученные сопротивления сопоставимы сопротивлениями сплавов РС-5402 (5-100 Ом/квадрат) и РС-1714 (300-500 Ом/квадрат). Наибольший интерес представляет участок с концентрациями кислорода от 2 до 9%, где наблюдается сильный скачок значений удельного сопротивления.

В заключении стоит отметить, что данным исследованием была подтверждена возможность использования оксидов и нитридов элементов нержавеющей стали в качестве резистивных плёнок. Из одной мишени нержавеющей стали, в зависимости

от концентрации реактивных газов, были получены плёнки с широким диапазоном удельных сопротивлений, ТКР резистивных плёнок с диапазоном значений от

0.000118.1/К до 0,005736 1/К, а при концентрации кислорода более 20% -диэлектрические плёнки. Всё это подтверждает перспективность как проведённых, так и последующих исследований.

Исследования выполнены при поддержке «Фонда содействия инновациям».

Список литературы

1. Берлин Е.В. Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких пленок / Е.В. Берлин, С.А. Двинин, Л.А. Сейдман. М.: Техносфера, 2007. 176 с.

2. Дмитриев В.Д. Технология микросборок специального назначения. Электрон. учеб. пособие / В.Д. Дмитриев, М.Н. Пиганов, С.В. Тюлевин. Минобрнауки России. Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С.П. Королева (нац. исслед. ун-т). Электрон. текстовые и граф. дан. (1,2 Мбайт). Самара, 2012. 1 эл. опт. диск (CD-RW).

3. Сушенцов Н.И. Автоматизированная установка магнетронного распыления для получения наноструктурированных пленок / Н.И. Сушенцов, Д.А. Двоеглазов, А.В. Мороз [и др.] // Сборник тезисов докладов научно-технологических секций «Международного форума по нанотехнологиям 09». М., 2009. С. 51-52.