Вплив лазерної обробки на структуру та властивості композиційних товстих плівок на основі Ni₃B, BaB₆-LaB₆ та SnO₂-Sb.

Abstract

Робота присвячена вивченню впливу лазерної обробки на структурні і електрофізичні характеристики товстих плівок для мікроелектроніки. Об'єктами дослідження були композиційні товсті плівки (ТП) на основі боридів Ni3B, BaВ6, LaВ6, твердих розчинів Ba0,76La0,24В6, Sn0,9Sb0,1O2 і склозв`язуючих СЦ3-55 і С279-2. Розраховані і експериментально визначені основні теплофізичні та оптичні характеристики даних композицій і проведені розрахунки температурних полів у ТП при лазерній обробці. Методами АСМ і СЕМ вивчена морфологія, “фазовий контраст”, а також структура поверхні у вторинних і відбитих електронах при різних режимах лазерної обробки і визначені інтервали енергій, при яких спостерігається мінімальна шорсткість ТП на основі Ni3B, та отримані криві концентраційного розподілу елементів провідної фази по поверхні і глибині плівок. Дані рекомендації з обробки ТП в інтервалах енергій, які сприяють зменшенню шорсткості, що має практичний інтерес при створенні змінних резисторів. Встановлено, що обробка всіх видів ТП імпульсним лазерним випромінюванням наносекундної тривалості проявляється в зменшенні товщини ТП та дробленні часток провідної фази. Визначений ряд стійкості плівок до багаторазового впливу імпульсів наносекундной тривалості: LaВ6 > Ba0,76La0,24B6 > BaВ6 > Sn0,9Sb0,1O2 > Ni3B. Опромінення імпульсами нано- і мікросекундної тривалості сприяє роботі ТП в оптимальних умовах (значення параметра α~1). Досліджено коефіцієнт тензочутливості  для ТП на основі досліджуваних систем. Показано, що вплив імпульсів наносекундной тривалості підвищує значення  ТП на основі легованого сурмою диоксида олова ~на 35 % при гарній відтворюваності. Цей режим рекомендовано для практичного застосування.

The work is devoted to the study of the influence of laser processing on structural and electrophysical characteristics of thick films for microelectronics. Thick films (TF) composition on the base of borides Ni3B, BaB6, LaB6, solid solutions Ba0,76La0,24В6, Sn0,9Sb0,1O2 and glass СЦ3-55 and С279-2 were adopted as the objects for investigation. Basic thermalphysic and optical characteristics of these compositions are calculated and defined experimentally and calculations of the temperature fields in TF at laser processing are also conducted. The morphology, phase contrast and also surface structure in the secondary and back-scattered electrons are studied by the methods of AFM and SEM at the different modes of laser processing and energies intervals at which the minimum roughness of Ni3B-based TF is observed, are defined and the curves of concentration distribution of conducting phase elements on the surface and in depth are obtained. The recommendations on laser processing of TF in the energies intervals promoting roughness` decreasing are obtained. It has practical interest when producing variable resistors. The laser processing of all kinds of TF with pulse irradiation of nanosecond duration is established to result in decreasing of thickness of resistive layer and crushing of particles of conducting phase. The line of TF stability to the repeated influence of nanosecond duration pulses is determined: LaВ6 > Ba0,76La0,24B6 > BaВ6 > Sn0,9Sb0,1O2 > Ni3B. The laser irradiation by nano- and microsecond duration pulses promotes TF work in optimal performance (the value of parameter α~1). Gage factor for TF in study is investigated. The influence of nanosecond duration pulses is shown to raise the  value for Sn0,9Sb0,1O2-based TF ~by 35 % at a good repeatability. This mode is recommended for practical application.