В процессе микроминиатюризации тонкие металлические пленки используются по крайней мере для четырех целей: в качестве резисторов, соединительных проводников, электродов конденсаторов и элементов индуктивно-стей. Для перечисленных применений нужны пленки с различными, но вполне определенными электрическими свойствами, которые обусловлены структурой пленок и механизмом переноса электронов.
В работе [1] дан подробный обзор развития этой области, и мы не будем его повторять. Стоит, однако, напомнить, что, несмотря на новизну проблем микроминиатюризации, исследование электрических свойств тонких металлических пленок проводится уже почти полвека. В процессе этих исследований были изучены три основных фактора, определяющих проводимость тонких металлических пленок; эти факторы можно кратко резюмировать следующим образом:
а) тонкие пленки имеют зернистую, а не пластинчатую структуру;
б) даже при большой толщине, когда структура пленки становится пластинчатой, удельное сопротивление зависит от средней длины свободного пробега электронов проводимости;
в) в мелкозернистых пленках возможен перенос заряда между изолированными зернами.
Практическое внедрение этих основных свойств было Медленным, что характерно вообще для развития тонк> Пленочной техники из-за большого числа переменных, связанных с процессом вакуумного напыления. Можно I считать, что само по себе совершенствование тонких пленок не приведет к качественному скачку, скорее всего контролируемость процессов будет результатом длительной систематизации и изучения явлений, связанных с вакуумным напылением.
Рассмотрим структуру тонкой пленки, для чего проследим путь атома от испарителя до точки осаждения на подложке. В процессе испарения в отличие от процесса напыления атом удаляется из источника под действием тепла при температуре 1 ООО—2 000° К. Его скорость около 500 м/сек, поэтому он доходит до подложки примерно за 1 мсек. Мы говорим об отдельных атомах, но, как было установлено Левинстином "[2] с помощью селектора скорости, возможен перенос атомов группами, например: в случае сурьмы из источника чаще вылетают молекулы, а не атомы. На практике при давлении ниже 10~5 тор атомы металла достигают подложки без столкновения с остаточными атомами газа, так как при таком давлении длина свободного пробега атомов газа равна примерно 100 см.
Испаритель не только обеспечивает получение конденсата, но и является источником электронов и лучистой энергии. Влияние первого фактора (как побочного продукта процесса испарения) специально изучалось [3], однако поток электронов можно задержать с помощью сетки, находящейся под соответствующим потенциалом и расположенной между источником и подложкой. Что касается лучистой энергии, которая практически может быть равна энергии сублимации атомов, то ее трудно отделить и поэтому она может привести к нежелательному разогреву.