Исследование электропроводности тонких пленок четырехзондовым методом

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВО «КубГУ»)

Кафедра радиофизики и нанотехнологий

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГЭК

Заведующий кафедрой

д-р физ.мат. наук, профессор

_______________Г. Ф. Копытов

_______________2016 г.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК ЧЕТЫРЕХЗОНДОВЫМ МЕТОДОМ

Работу выполнил__________________________________________ С.Н. Гапеев

Факультет Физико-технический[pic 1]

Направление 11.03.04 Электроника и наноэлектроника[pic 2]

Научный руководитель

доцент, канд. хим. наук____________________________________ М.Е. Соколов

Нормоконтролер

доцент, канд. хим. наук____________________________________ М.Е. Соколов

Краснодар 2016

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа 44 с., 19 рис., 1 табл., 18 источников.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ, ЧЕТЫРЕХЗОНДОВЫЙ МЕТОД, ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, МАГНЕТРОННОЕ НАПЫЛЕНИЕ

Объектами исследования дипломной работы являлись тонкопленочные металлические системы на основе Al  и Cu.

Целью работы являлось исследование электропроводности тонких металлических пленок Al и Cu четырехзондовым методом при низких температурах.

В задачи исследования входило напыление тонких металлических пленок на стеклянную подложку, изучение электропроводящих свойств тонкопленочных металлических систем.

В результате выполнения работы были изучены принципы измерения электропроводности тонких пленок четырехзондовым методом. Обнаружено, что с ростом толщины пленки прирост проводимости не является значительным и что при понижении температуры сопротивление тонких пленок меди уменьшается, а сопротивление тонких пленок алюминия практически не изменилось, так как алюминий покрылся оксидом алюминия.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение        4

1 Литературный обзор        6

1.1 Тонкопленочные металлические системы и их свойства        6

1.2 Способы получения тонкопленочных систем        6

1.2.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия        7

1.2.2 Ионно-лучевое распыление        9

1.2.3 Термическое вакуумное напыление        10

1.2.4 Ионно-плазменное распыление        14

1.2.4.1 Катодное распыление        15

1.2.4.2 Магнетронное распыление        18

1.3 Способы измерения толщины тонких пленок        21

1.3.1 Эллипсометрия        21

1.3.2 Электронная микроскопия        21

1.4 Способы измерения удельного сопротивления тонких пленок        23

1.4.1 Четырехзондовый метод        23

1.4.2 Бесконтактный метод измерения        25

2 Экспериментальная часть        27

2.1 Получение образцов тонких пленок методом магнетронного напыления        27

2.2 Измерение толщины полученных покрытий        29

2.2.1 Микроинтерферометр Линника        29

2.2.2 Растровый электронный микроскоп        30

2.3 Измерение удельного сопротивления металлических тонких пленок        32

3 Обсуждение результатов.        38

Заключение        42

Список использованных источников        43

ВВЕДЕНИЕ

Металлические пленки широко используются в микроэлектронике, как межэлементные соединения, контактные плоскости, обкладки конденсаторов, магнитных и резистивных элементов интегральных микросхем (ИМС). Электрические свойства тонких пленок металлов значительно отличаются от свойств объемных образцов. Это зависит в первую очередь от структуры пленки, которая может изменяться от неупорядоченного мелкодисперсного состояния (амфотерный конденсат) к достаточно совершенному состоянию (эпитаксиальные пленки). Второй причиной является проявление размерных эффектов, связанных в данном случае с толщиной пленки соизмеримой со средней длиной свободного пробега электронов. Использование в качестве проводящих слоев тонких металлических пленок, образованных на поверхности изоляционной детали, позволяют получить резисторы с широким диапазоном значений сопротивлений. Стоимость таких резисторов значительно ниже стоимости резисторов, изготовленных из провода малого сечения.