Установка ионно-плазменного (магнетронного) напыления. Часть 1

    Здравствуйте беспокойные умы. Сегодня речь пойдет об установке магнетронного напыления, полностью спроектированной и изготовленной своими руками.



    Для начала я вкратце постараюсь ответить, для чего нужны подобные установки и что же такое, ионно-плазменное распыление.

    Мишень — это тот материал, который распыляется.
    Подложка — это, то на что происходит напыление.

    Установки такого рода позволяют формировать на подложках тончайшие слои токопроводящих материалов (в основном металлов). В качестве подложек может использоваться как токопроводящий, так и диэлектрический материал. А для того чтобы сформировался нанослой, например какого либо металла на подложке, требуется сначала хорошенько атаковать металл плазма-образующими ионами, для этого используют зажжение плазмы тлеющего разряда при пониженном давлении и магнетрон в качестве ловушки для электронов.



    Давайте рассмотрим простейшую схему магнетрона и его работу, и вы поймете, почему он является ловушкой (постараюсь без особой научности, но думаю, что многие будут против, так как некоторые моменты без этого не объяснить, но я постараюсь).

    Классический тлеющий разряд загорается при постоянном токе, и ток течет от анода к катоду. Катодом является плоская мишень, под которой находится кольцевой магнит. Электроны летящие от катода, ионизируют газ в объеме, ионы которого попадают в мишень, из нее выбивают атомы которые вновь сталкиваются с электронами, тем самым их часть ионизируется… В общем образуется электронная лавина, которая закручивается магнитным полем и не дает им после столкновений улететь, тем самым магнит удерживает электроны и при этом увеличивается образование атомов, которые осаждаются на подложке, тем самым формируя пленку.

    А теперь от теории к практики. Так как я занимаюсь различными плазмохимическими технологиями при атмосферном давлении, то через какое-то время возник интерес и к пониженному давлению. Источник питания тлеющего разряда у меня уже имелся в наличии, его я сделал давно. И после покупки вакуумного насоса, начались эксперименты, которые выявили некоторые трудности при работе с пониженным давлением.



    Подводя итоги этой части статьи, можно сказать, что работа движется, получается немалый опыт и дополнительные знания. На данный момент, готов корпус в железе, он будет покрашен, после чего начнется сборка.





    Статью специально не стал раздувать, потому что в роликах многие вопросы освещены, а если нет, то в комментариях я постараюсь на все ответить.
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 83

      +1

      Интересно, а с какой целью Вы взялись за сей проект? Просто интерес или для каких-то практических целей?

        0
        Отвечу что интерес, но вообще есть кое какие задумки )
          0
          Неуж-то изобрели альтернативу ЛУТу?
            0
            Почти )))
        +15
        в роликах многие вопросы освещены

        Ну вот, зашёл почитать называется :(. На тытрубе комментарии к видео бывают подробней, чем у вас статья.
          –4
          Рентгена нахвататься не боитесь? Анодное напряжение-то хоть какое?
            +2

            Нет там никакого рентгена. Самое рентгеноопасное в напыление — электроннолучевое, и даже там несколько кэв, смотровое стекло отфильтрует. А вот что интересно, так это ВАХ магнетронов: в ней есть участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, а значит, вроде как, должна быть генерация (как в генерирующих диодах, или лампах), не в рентгене, как мне кажется, а более длинноволновое, никто из присутствующих частотомером в напылительную установку не тыкал?

              +1
              Генераторы и магнетроны обычно расчитанны на 13,56 MHz и, если траткт правильно собран, то «свистеть» не должно. С неэкранированным стеклянным куполом RF излучение конечно же будет. Также как и с микроволновкой. Так, что камеру лучше из нержавейки исполнить. Больше неудобства доставляет факт, что импеданс тракта динамический и требует подстройки, как минимум, для зажигания плазмы.
                0
                Там и ВЧ не будет, там все предельно просто…
                  0
                  а с ВЧ — проще.
                0
                Совершенно верно, там есть ультрафиолет, что ни чуть не слаще. Из чего сделана колба? Обычное стелко пропускает ближний УФ.
                  0
                  Колпак из стекла красного цвета.
              +3

              Какой-то у вас неправильный магнетрон. Где центральный магнит? В Элькуте или Максвеле его моделировали?


              А для того чтобы сформировался нанослой, например какого либо металла на подложке, требуется сначала хорошенько атаковать металл электронами.

              Зачем? Точно не ионами инертного газа?

                +1
                Магнетрон в программах не моделировал. Конструкцию сам придумывал, но в отдельности магнит работает — это на видео видно.

                Спасибо, ляп поправил.
                0
                Какой насос используется для создания вакуума? Судя во внешнему виду 2-ступенчатый маслянный VALUE?
                  0
                  Насос китайский маслянный VALUE, но вроде как одноступенчатый. Качает вроде нормально, но объем маловат.
                  +1

                  В установках магнетронного распыления магнитная ловушка действительно нужна для локализации электронов, а если точнее для увеличения траектории электронов. Для того, чтобы образовалась электронная лавина, за время между столкновениями электрон должен успеть набрать доствточно энергии, для осуществления ионизации подвернувшегося атома. Но при низких давлениях, электрое может долететь до анода и ни с кем не столкнуться, поэтому создают скрещенные магнитные и электрические поля, чтобы заставить электрон двигаться по спирали и испытать достаточное кол-во столкновений для поддержания плазмы. Но самое важное, что распыляемая мишень является катодом, а материал мишени выбивается ионами рабочего газа (практически всегда аргона).

                    0
                    Именно так, но для того чтобы увеличить вероятность столкновения, обычно не откачивают до глубокого вакуума, а если откачивают, то напускают определенное кол-во плазма-образующего газа…
                      0
                      Павел CybSys
                      — а сколько у вас давление газовой среды под колпаком?
                      считали, привязывали к средней длине свободного пробега электрона?
                      мне кажется такой магнетрон, как у Вас не пойдёт, вернее в такой конфигурации
                      Надо же продольное магнитное поле, параллельное электрическому полю между катодом и анодом.
                        0
                        Давление примерно 100Па +-, все зависит от герметичности системы, с этим как раз трудности…
                          0
                          CybSys
                          Мне кажется много.
                          На ХГНВД (Азот, гелий, смесь) макс 40 паскалей
                          ХГННД Сжатый воздух-10 паскалей
                          с этим как раз трудности…

                          а Вы попробуйте наружную и внутренние юбки (это «силовой» каркас) и наполнитель м/у ними.
                          Ну и опора (стол) должен быть, соответственно непроницаем и шлифован наверное.
                          Температур -/+ экстремальных у вас нет.
                            0
                            подключив насос к лабораторной установке, удалось получить около 20 Па, но насос может лучше. а так как система везде немного сифонила, а рабочего объема насоса, откачать систему не хватает.
                              0
                              удалось получить около 20 П

                              Геттер и прочие причуды химического вакуумирования не пробовали?
                              Эффект вакуумной бомбы (тепло)?
                              Я теплом бутылки закупориваю( главное не переборщить, а то съедает пробуку бутылка)
                                0
                                нет, не пробовал :)
                                  0
                                  Мы в «детстве» ножи, вилки и ещё, что-то покрывали пл.напылением.
                                  Спросите в Бауманке на Э8.1 (или 2) не помню.
                                  Раньше «Плазменные энергетические установки» была специальность.
                                  Там помогут, разъяснят. Я уже всё позабыл.
                                  Адекватный был народ, думаю и остался
                                    0
                                    а вот это — дельный совет: потому как чёрт в деталях кроется, и спецы про глупости и ляпы заранее предупредить могут.
                                      0
                                      я просто всё позабыл.
                                      «штурмовать» глубину конечно можно попробовать.
                                      Геттеры, используют для других случаев: на один раз — для запаянных объёмов

                                      бредовая идея (моя), если капсулу с гетером использовать как подставку/подложку, фиксатор для образца которому предстоят страдания в плазме?
                                      Всё равно надо снимать/вынимать
                                      :(
                                      вообще-то спасибо автору за статью, интерес по вакууму появился.
                                      Пойду почитаю, м.б. в быту использую
                                      считаю цилиндрическую камеру из трубы с боковым фланцем

                                      самое прочное тело всё же сфера, путь даже полусфера присобаченная на цилиндр.
                                      Ну и + всякие тонкости о площади поверхности и объёме
                                        0
                                        давайте разберёмся: вам шашечки или ехать? т.е. прочное тело или удобная камера? К примеру, наша установка из стандартных т.е. дешёвых нерж. труб со сред. толщиной 2 мм регулярно выживает при 1е-6 мбар. При желании можно было её и из «алюминия» сотворить, но при учёте других аспектов решили придержаться классики.
                                          0
                                          не мне, а автору статьи :)
                                          т.к. у него стекло-думаю прочное важно, прозрачное тоже.
                                          Так же эмиссия электронов (атомов) у стекла в вакууме меньше, чем у металлов (мне помнится так, хотя могу ошибаться, но вакуумные лампы корпус стекло (а не металл) и не цилиндр торцованный, а именно почти такой жекак в эксперименте.
                                          +
                                          Когда на стекло падают медленные электроны, стекло заряжается отрицательно, а при падении быстрых происходит эмиссия вторичных «е» из стекла, и стекло заряжается положительно= в этом случае положительный заряд стекла даст поле, которое «отсасывает» электроны из газа на стенки
                                            0
                                            Вы публикуете такие интересные посты про космос и корабли!
                                              0
                                              Намёка не понял…
                                                0
                                                Хорошо, напишу ясным по белому: вы неправы сразу по нескольким пунктам их предпосылкам и выводам из них. Но наш диалог уже уходит в сторону за рамки темы поста в область субъективного восприятия мира и истории. К сожалению, я не готов продолжать его втуда дальше. А посты про космос и корабли вы действительно создали интересные.
                                                  0
                                                  Pavllik
                                                  вы неправы сразу по нескольким пунктам их предпосылкам и выводам из них.

                                                  ну да…
                                                  Я на плазменные энергетические установки проучился всего 3,5 года.Потом «ушёл в ракеты», посему по плазме всегда пишу «По моему мнению», " я предполагаю"
                                                  Но наш диалог уже уходит в сторону за рамки

                                                  не согласен. не вижу ничего плохого, если обсуждается конкретика и интересная( и смелая) поделка собственными руками.
                                                  Мы же не про грамотность или политику завели разговор?

                                                  А посты про космос и корабли вы действительно создали интересные.

                                                  Спасибо, буду стараться. Там ещё много.
                                                  про плазму я тоже пишу.
                                                  Это наверное лучшая версия( на гике у меня просто не было времени писать,, да и не умел «писать»): Победа над плазмой — новый метод для связи с космическим аппаратом
                                                  там много про плазму, но несколько специфическую (чему уж училсЯ)

                                                  В DLR поеду (договорился), там и побеседуем о плазме

                                  0
                                  Не пойдет: одно дело бутылки там или чтоб объем имплозануло, а другое — регуляно проветриваемая/вакуумируемая рабочая камера. Нагревом обычно удаляют растворённый газ из металлических деталией вак. тракта, но не для откачки. Даже в криостатах объем сначала откачивают, а потом вымораживают. Геттеры, опять же, используют для других случаев: на один раз — для запаянных объёмов, а регулярно — для сверхвысокого вакуума.
                      +2
                      Меня удивляет ваше желание использовать стеклянный колокол. Дело, конечно ваше, но, исходя из своего опыта использования похожих установок, считаю цилиндрическую камеру из трубы с боковым фланцем для плоского окна много удобней и дешевле. Так и подложку крепить удобней, и потенциал приложить (если нужно), и экраны в камеру ставить и очищать камеру с окном. Да все удобней будет, кроме обслуживания магнетрона. Тут хитрости нужны, но они — известны.
                        0

                        В видео у автора вообще пивная кружка ;)

                          0
                          Это желание вызвано халявой… если бы не колпак, то не факт что этот проект состоялся бы. Не, возможность изготовления камеры из нержавейки имеется, но опять вопрос таки в финансировании… так как все делается на свои кровные… одно дело красиво на компьютере это нарисовать, а другое в железе реализовать…

                          Кружка не пивная, это простая чашка )))
                            0
                            Понятно. И конечно понятно желание использовать имеемое. Все же, для меня это выглядит возведением дома вокруг дерева: фокус интереса смещен не на стрительство дома. И в подавляющем числе моих конструкций халявные решения становились вобщем отнюдь не выгодными решениями. В любом случае, вы можете учесть и заложить в вашу конструкцию потенциал модернизации для времени после испытаний. Если, конечно, у вас сразу или после пары запусков место уплотнения колокола не потечёт. Ведь плоский стандартный фланец вверху камеры регулярно уплотнять будет много легче и дешевле: в вашей конструкции же еще и пыль др. фракции будут на нижний уплотнитель попадать.
                          0
                          Я так понимаю, что КДПВ из поста Электронный микроскоп в гараже без металлического напыления не сделаешь…
                            0
                            А данной установкой можно азотировать металл?
                              0
                              Запросто )
                                0
                                вы про реактивное напыление или я чего то не понял?
                                  0
                                  там уже не напыление, а просто поверхностная модификация в плазме азота (там смесь газов).
                              +1
                              Оставлю свои 5 копеек как человек который занимался напылением оптических тонких пленок и в том числе и магнетроном.

                              Основное замечание это магнетрон, корпус магнетрона нужно делать из магнитомягкой стали, что бы замкнуть на поверхности мишени как можно больше магнитных линий. Т.е. у правильного магнетрона «сзади» магнитного поля практически не будет.

                              Вакуум. Если вы хотите получать чистые металлические пленки, то нужен инертный газ (чем тяжелее, тем лучше).
                              Мы с магнетроном использовали аргон.
                              Простым форвакуумным насосом вы не сделаете чистую атмосферу. Нужна двуступенчатая откачка до хорошего вакуума с последующим натеканием аргона.
                              На воздухе у вас будет получаться букет из оксидов, нитридов и черт знает чего…

                              Качество покрытий. про подготовку поверхностей не буду говорить, а для того что бы получить равномерное покрытие, подложку нужно как минимум вращать. Металлические пленки желательно защищать, металлы в основном не стойки в атмосфере. Когда нужно было, мы наносили защитный слой из сапфира Al2O3 или оксида кремния электронным лучом.

                              Кстати, проще делать питание не на постоянном токе, а на обычной переменке 50 гц, плазма уже горит на 380в.
                                0
                                о! хочу спросить как у изготовителя магических штук: насколько реально полукустарно сделать средние по характеристикам (равномерность пропускания/запирания для диапазона длин волн, крутизна перехода от запирания к пропусканию) интерференционные светофильтры, типа как у Chroma? Описание изготовления светофильтров высшего класса от Semrock меня сильно расстроило ещё на первых двух пунктах:
                                1. Рассчитайте необходимые слои на суперкомпьютере
                                2. Добейтесь в напылялке давления не выше 10е-5 Па
                                  0
                                  Одна из тем у меня была как раз узкополосные интерференционные фильтры (скажу сразу это было 15 лет назад).
                                  Товарищи Chroma и Semrock в общем-то правы, для напыления нужен вакуум лучше 10е-5 па. Но для расчета слоев супер компьютер вроде как не нужен, коллега писал программу для расчета на паскале на 486-том компе. В фильтре идет чередование слоев диэлектриков с высоким и низким коэффициентом преломления.
                                  Высокий коэфф у вторидов (фторид свинца) для низкого почти все используют криолит Na3AlF6

                                  И есть проблема получения оптически равномерного покрытия. Это достигается путем планетарного вращения стекляшки.
                                  Полукустарно изготовить очень трудно, начиная с подготовки стекла — нужны плоскопаралельные заготовки, заканчивая напылением (для испарителей нужна вольфрамовая или молибденовая фольга) + планетарная карусель. После изготовления нужно герметизировать, в атмосфере абсолютно не стойко.

                                  Если в кратце то так :))
                                    0
                                    Я слышал про жидкофазные фильтры, насколько я понял, слои не пылились, а по очереди наносились и высушивались тонкие слои раствора; производство таких фильтров вроде начали сворачивать ещё в 90х из-за короткого срока службы и чувствительности к среде. К сожалению, я не нашёл обобщенной инструкции по изготовлению, Вы по этому поводу ничего не посоветуете?
                                      0
                                      Кажется слышал я про эту технологию, но на сколько помню были проблемы с равномерностью и как вы сказали короткий срок службы. В Сибири, для обсерваторий такие точно не применялись.
                                      Порекомендовать к сожелению ни чего не могу.
                                        0
                                        Я к счастью не астроном, микроскопист, у нас стандартный диаметр с/ф 35 мм. Не подскажете, как технология правильно называется, попробую нагуглить подробности
                                          0
                                          К сожалению за давностью ни чего не помню :((
                                      0
                                      здесь вы описываете электроннолучевое напыление, и для него вы абсолютно правы. Но тема то про магнетронное напыление, так?
                                        0
                                        Я получал пленки и на магнетроне, но если требовалась защита этой пленки, то проще было откачать до полного вакуума и напылить лучом что-нибудь.

                                        А проблема равномерности покрытий одинаково стоит и там и там.
                                    0
                                    нет кармы молча согласиться. :) Полностью согасен с первыми двумя и последним абзацами. Но конец третьего — ой! Вы точно уверены, что ваш окисел алюминия сапфиром был в плёнке? А кварц легко пылится и магнетроном в аргоне — проверено. Но вот оксиды алюминия в магнетронном напылении — очень хитрая штука.
                                      0
                                      У нас сапфир агрегатно был в порошке, мы прессовали его в таблетки, электронным лучом пылился на ура. Использовали как защиту поверх аллюминия на зеркалах. Но как помню, оксид кремния более износостойкий.
                                        0
                                        хорошо, замнём для ясности.
                                    0
                                    Хотел я в в свое время потроллить BarsMonster-а, когда он затевал проект по домашнему изготовлению микросхем, но спрошу здесь: Вот, если не просто распылять «в направлении подложки» вещество, а немного сфокусировать и направить его поток, то можно «рисовать» разные структуры. например, если найти «вафлю» с транзисторами, но без металлизации, можно нарисовать любую нужную микросхему в единичных количествах, но без диких расходов на маски.

                                    Для этого нужно
                                    1. источник ионов (мишень), а лучше несколько
                                    2. ускоряющая система (по направлению к подложке)
                                    3. отклоняющая и фокусирующая системы (для напыления только в заданных местах)

                                    А теперь дробь: все это есть в цветной ЭЛТ-трубке. Даже вакуум (постарайтесь не потратить его бездарно;) ). Осталось прикрутить управление «на ардуине» и мы имеем 3д-принтер для микросхем «бытовой» стоимости.
                                    [хи-хи mode off]

                                    Теперь более серьезный вопрос: насколько реально можно сфокусировать поток вещества? Т.е. на какие микросхемы можно рассчитывать?
                                      0
                                      Теперь более серьезный вопрос: насколько реально можно сфокусировать поток вещества? Т.е. на какие микросхемы можно рассчитывать?

                                      Ни насколько, магнетроном запылит почти все щели в камере (а дуговиком — вообще все). Рисовать — это к литографии.


                                      1. источник ионов (мишень), а лучше несколько
                                      2. ускоряющая система (по направлению к подложке)
                                      3. отклоняющая и фокусирующая системы (для напыления только в заданных местах)

                                      Это уже совсем другое вырисовывается, ближе к установкам ионной имплантации, только ниже определенного порога энергий имплантации не будет, а будет распыление поверхности подложки, а еще ниже — "прилипание", то о чем вы и говорите, так? Я о таком не слышал, зачем такое делать, это долго и очень дорого, есть ведь литография. А вот в качестве субмикронного 3D-принтера — вот это уже интересно! Но все равно — долго, и очень дорого. В общем, реальные ионные токи в установках ионного легирования после масс-сепаратора — не больше первых единиц миллиампера, возьмем 1мА. Если надо напечатать 3D-модель из… ну не знаю, пусть будет из алюминия, массой 1 мг, то надо будет перенести на подложку 2E19 атомов алюминия, или 2Е19Х1,62Е-19=3.2Кл. При токе 1 мА это 3200 секунд, почти час. По деньгам не скажу, но техника и технология высокого вакуума — это бездонная финансовая пропасть, в которую деньги можно самосвалами завозить.
                                      Нечто подобное есть в составе электронных микроскопов, только там наоборот — сфокусированным ионным пучком (Хе) режут образцы.

                                        0
                                        >По деньгам не скажу
                                        Если верить ivansmith про достаточность 380В для напыления металла, то 380*1мА*час=.4ВтЧ. Да вроде не дорого.

                                        Пусть микросхема 1см² зарисованная в 10 слоев Ал по 1мк + 10 слоев изолятора (Al₂O₃, но на кислород со всеми потребными ему киловольтами для имплантации пока забьем). Тогда имеем 0.02 мм³ при плотности 2.7 г/см³ = 2.7 мг/мм³ ⇒ надо 0.054 мг Ал ⇒ еще дешевле.

                                        >Ни насколько, магнетроном запылит почти все щели в камере (а дуговиком — вообще все). Рисовать — это к литографии.
                                        Вроде в соседних постах народ пишет, что умудряется фокусировать ионный луч.

                                        А литография… она хороша при массовом производстве, а мне хочется не 100500 ардуин, а всего лишь по одной на каждую розетку и лампочку в моем особо умном доме. Во имя чего я готов и пару недель подождать, пока микросхемы напечатаются.

                                        Бытовой 3д-принтер «для семьи, для дома», это совершенно другой, непривычный и удивительный баланс стоимости, времени и материалов, чем при массовом промышленном производстве. Это действительно постиндастриал, отменяющий большие фабрики, мировую торговлю, американский доллар и многое другое за счет повышенных требований к доступности информации и образованию людей. Например, посмотрите на Распространенность химических элементов в земной коре и вдумайтесь, что означает эта табличка. А означает она, что если выйти в произвольное чистое поле, например, на собственный двор, взять лопату и копнуть один раз, но от души, то на лопате останется в среднем грамм 200 Ал, полторасто — железа и много-много кремния на много-много ардуин. Только разделяй, очищай да используй. Если знаешь как.
                                          0
                                          > Вроде в соседних постах народ пишет
                                          написать можно всё, что угодно. Если коротко: или они, или вы сугубо неправы.

                                          > всего лишь по одной на каждую розетку
                                          Кипите ПЛИС и радуйтесь жизни!

                                          > например, на собственный двор, взять лопату и копнуть
                                          пожалуйста, продолжайте!
                                            0
                                            Как я понял, перспектива помахать лопатой вас дико раздражает, поэтому предлагаю пропустить все промежуточные этапы и ощутить «вкус ягодок» относительно непосредственно, почитать одну занимательную книжку: Шуваев, «Цветок камнеломки». Часть вторая. Вкус ягодок.

                                            Повод для тех событий немного другой, но ягодки очень похожи. ИМХО.
                                              0
                                              не угадали. Я просто в курсе цен за каждую девятку после запятой, а также знаю как их, девятки эти, получают. Но это — неважно. Потому -, пожалуйста, продолжайте!
                                          0
                                          очень да. И да: FIB — замечательный инструмент, но не каждый умеет им пользоватсья.
                                          0
                                          Зачем вафлю с транзисторами? Равномерно покрыть металлом стеклянный блин, потом лазером (из DVD) в напыленном слое нарезать плоских анодов, катодов и сеток, накрыть другим стеклянным блином (с нерезанным покрытием в качестве экрана), воздух из промежутка откачать, по краю запаять, оставив контактные площадки, конечно. Болванки собирать в стойки, перемежая радиаторами. Размер вентиля получится с десяток микрон. Где-то я натыкался, что плоскими лампами в Лос-Аламосе баловались в 70-е годы, но сейчас чего-то найти не могу.
                                            0
                                            Ими (микровакумными лампами) «сейчас» балуются даже в России. Как я понял, «недавно» вояки отказались от плоских кинескопов на автоэмиссии (вторая ссылка) в пользу ЖК (посмотрите на свой планшет на солнце и подумайте о летчиках за облаками), и с темы сняли гриф.
                                            http://almi.kirov.ru/news/izobreten-vakuumnyiy-tranzistor.html
                                            http://www.pandia.ru/text/78/325/3338.php

                                            Про откачать… судя по первой ссылке можно проще: при характерных размерах менее 200мк условие вакума выполняется и при атмосферном давлении. Т.е. можно ничего не откачивать специально :)

                                            Но я не хочу начинать с микроламп, т.к. там высокие требования по геометрии (надо острия делать) и, главное, микролампы придется располагать редко т.к. надо где-то располагать 9 слоев метализации, а над микролампами нужно пустое пространство. С твердотельными транзисторами же немного проще: наляпал аллюминия по кратчайшему пути, вот тебе и дорожка-проводник. Подышал кислородом — вот она покрылась изолятором (главное, чтобы не насквозь). Можно сверху следующий слой проводников напылять. Хотя да, этап поиска вафли отменяется. Для эксперимента это может и лучше.

                                            Все-таки моя цель — дальнейшее продвижение по пути самовоспроизводящегося «домашнего» 3Д-принтера, позволяющего пусть медленно, но производить ВСЕ бытовые предметы и технику. А эта тема дает возможность что-то сделать с вопросом микросхем.

                                            Вопросы к специалистам:
                                            1. Какие энергии (элВ) нужны напыления Ал на кремний.
                                            2. Сойдет ли Ал2О3 в качестве межслойного изолятора (толщина, потребная энергия ионов О)
                                            3. Все-таки, что с возможностью и качеством фокусировки ионного пучка
                                            4. Какие еще засады? Например, агдезия к кремнию, отжиг, защита от ренгена
                                              0
                                              1. Какие энергии (элВ) нужны напыления Ал на кремний.
                                              > Al легко и парится и пылится магнетроном

                                              2. Сойдет ли Ал2О3 в качестве межслойного изолятора (толщина, потребная энергия ионов О)
                                              > а для какого слоя на какой подложке?
                                              Для нанесения атомных слоев AlOx, которым многое по-барабану используют АЛД процесс с триметилалюминием и водным паром. Но не всякая структура такую баню переживает. Черт — деталях. Там еще и бабахнуть может.

                                              3. Все-таки, что с возможностью и качеством фокусировки ионного пучка
                                              > С этим всё замечательно, но в масс-спектрометрах. Парить некоторые соединениия с приятным латеральным соотношением можно совместной сублимацией. Но это — ультравысокий вакуум: оно вам надо?

                                              4. Какие еще засады? Например, агдезия к кремнию, отжиг, защита от ренгена
                                              > А рентген то вам зачем? Адгезиия и дифузия Al на Si — стандартные тех.процессы 70х. Об этом в книжках для студентов пишут, а у меня конь в вакууме надувается.
                                                0
                                                Но не всякая структура такую баню переживает

                                                С А3Б5 (особенно с арсенидом) я бы побоялся, да, там и диссоциация, и химические реакции. Остальное полупроводниковое, их не так уж много, — запросто.


                                                Там еще и бабахнуть может.

                                                Это если по ошибке управляющая программа оба клапана откроет, а так ТМА поставляется в специальных баллонах, как раз для того, чтобы никуда не пришлось переливать. Эх, так и не дали мне на предыдущей работе молекулярным наслаиванием побаловаться, узнав, во сколько обойдутся свагилоковские клапана.

                                                0
                                                Не-не-не, какие девять слоев. А, понимаю, инерция мышления ;) Слой один, просто лампу надо положить набок, т.е. она получится как бы в продольном разрезе. А пустое пространство над лампой зачем? Ну и это, по второй ссылке денег требуют…
                                                Возможность атмосферного давления при 200мк это очень интересно. Получается, надо «всего лишь» освоить низкоуровневое управление DVD или лучше Bluray резаком.
                                                  0
                                                  при характерных размерах менее 200мк условие вакума выполняется и при атмосферном давлении. Т.е. можно ничего не откачивать специально :)

                                                  Ошибаетесь на много порядков, при 200 мкм будет ионизация, и, как следствие — деградация автоэмиттера (будет бомбардироваться ионами). Единицы — десяток нанометров, или десятки нанометров, но заполненные гелием.

                                                    0

                                                    Жаль, придётся заливать микронный вакуум. Но мне кажется, он несколько дешевле сверхчистого легированного кремния, на несколько порядков даже?

                                                      0

                                                      Не забывайте, что в полевой эмиссии (кстати, называть её автоэлектронной не правильно, авто — значит "само", а электроны эмитируют не сами по себе, а под воздействием поля, потому — полевая, но все привыкли, так что пофигу:)) напряжение эмиссии зависит от расстояния в "какой-то там" степени (3/2 вроде) то есть 10в у НАСА (это очень хороший результат, сравним с GaN-транзисторами) с их 150нм, — это киловольты у вас с 0,2мм.
                                                      Да еще и структура эмиттера. Их ведь можно и алмазной нанопленкй покрыть, и нанотрубками сделать, тут целина непаханная, у НАСА и институтов есть и деньги, и человеко-часы, в одиночку можно даже не начинать.

                                                        0
                                                        С другой стороны, обычные радиолампы изготовить в гараже можно, это технологии 19-го века, а в них миллиметры расстояния и десятки вольт анодного напряжения. Полевая эмиссия это конечно хорошо и перспективно, но я вовсе не против подогрева катода. Суть идеи в том, чтобы дешево запихнуть в один баллон всю схему, по аналогии с микрочипами. Доли миллиметра это вообще ЛУТ, но текстолит к сожалению не даст вакуума и не выдержит нагрева, поэтому и ищу способы покрыть стекло металлом. Хотя есть реакция серебряного зеркала, конечно, но хочется больше свободы в выборе материала. В идеале — штамповать готовые вакуумированные болванки, а схему нарезать в DVD-приводе. Площадь компакт-диска 10 тысяч квадратных миллиметров, это миллионы вентилей, уровень Пентиума.
                                                          0
                                                          Кто вам мешает взять подложку Al2O3 и, погрев в атмосфере злого восстановителя лазером избранные места ее, получить искомую систему проводников на изоляторе?
                                                          ;)
                                                          0
                                                          закон степени трех вторых это про ток и напряжение, размеры там линейно пропорциональны току.
                                                            0
                                                            В компакт-дисках размеры вполне себе сотни нанометров.

                                                            Научиться бы лазером привода управлять )
                                                            image
                                                              0
                                                              В Новосибирске, в КТИНП некий дтн Кирьянов примерно этим и занимался: рисовал на круглой подложке лазером дифракционные системы. Например, эталоны для тестирования телескопов.
                                                                0
                                                                стандартные оптические эталоны и питы у носителей слегка отличаются в размерности, т.е. в сложности от рабочих масок, что, в принципе, не исключает подхода, но вынуждает дополнительно пользоваться многими хитростями в процессе литографии. Вот так, просто, повторить эти хитрости, да еще все вместе, дома можно лишь чисто умозрительно.
                                                          0

                                                          Ну и я ошибся, давно этой темы не касался. Десятки и сотни нм. А то, что у НАСА написано


                                                          When the gap between the source and drain is of the order of 150nm the electrons do not collide. The mean free path of the electrons (the average length an electron can travel before hitting something) is more than 1μm.

                                                          То это еще не значит, что такой транзистор можно корпусировать, и продавать. Уверен, после испытаний на долговечность прямая Аррениуса будет очень неутешительной.

                                                            0
                                                            Извиняюсь, я действительно слишком криво прочитал по второй ссылке.
                                                      0
                                                      Тоже занимаюсь напылением, но только металлов на пироеэлектические кристаллы (LTO и DLATGS)
                                                      Мы используем плазму аргона для очистки LTO перед напылением и перед тем как сделать Ultrasonic Wirebonding (ультразвоковую пайку? помогите с переводом пожалуйста).
                                                      Плазма зажигается у нас в камере ВЧ разрядом и в устройстве напыления высоковольтным разрядом.
                                                      Общие замечания, плазма хорошо зажигается при давлении около .05-.1 мм ртутного столба (torr) или 6-13Па уже после стабилизации подачи аргона. То есть система сама по себе должна быть герметичной и держать давление менее 6 Паскалей без газа ионизации. Аргон идет как чистящий агент (как наждачка) плюс обработка плазмой инициирует поверхность и напыление намного лучше связывается с поверхностью.

                                                      Без плазмы я могу со стекла отмыть металлическое напыление ветошью со спиртом. После плазмы, только если поцарапать стекло.
                                                        0
                                                          0
                                                          Спасибо, опять плохо переводимый термин.
                                                        0
                                                        Может кому интересно будет


                                                          0


                                                          Only users with full accounts can post comments. Log in, please.