Reactores deposición vapor

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|Deposición química de vapor para películas conductoras |
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|Verónica Masa Rodríguez|
|Pilar Parra González |

INTRODUCCIÓN: PELÍCULAS CONDUCTORAS

Desde un punto de vista eléctrico las películas pueden ser: conductoras, dieléctricas o semiconductoras. Este trabajo se centrará en las primeras.

Los materiales conductores son aquellosmateriales que permiten que los atraviese el flujo de la corriente o cargas eléctricas en movimiento. En las películas conductoras la propiedad más importante es la conductividad eléctrica, viene dada por:

[pic]

donde N es la densidad numérica de los electrones de conducción, e es la carga del electrón, [pic] el recorrido libre medio de los electrones de conducción, m la masa de losmismos y V la velocidad térmica media, [pic], siendo R la constante universal de los gases ideales.

Esta fórmula puede aplicarse a películas. Sin embargo, cuando el espesor de la película es del orden de [pic], o inferior, se observa un aumento de la resistencia de la película, debido a un fenómeno llamado scattering. Esta resistencia adicional es debida a la pérdida de electrones deconducción que salen fuera de la película, aumentando su resistividad.

En la Fig. 1 puede verse como la resistividad aumenta al disminuir el espesor, hasta un momento en el que el aumento es brusco, llegando el grosor al valor de [pic] y existiendo una pérdida física de electrones.

Se considera que la resistividad de una película está formada por tres componentes:

[pic]donde la primera resistividad se refiere a la de la película total, la segunda a la del material, la tercera a la causada por el efecto scattering y la última la debida a las impurezas.

Además se ha encontrado que la resistividad de la película está relacionada con el tamaño de grano, según:

[pic]

siendo [pic]la resistividad del material macroscópico, D el diámetrode grano y R un coeficiente de de difusión por scattering de electrones.

El valor de R varía entre 0 y 1. Tomando el valor de cero para películas con un grosor suficiente para tener propiedades análogas a las del material. Puede en este caso considerarse que la película está formada por el material puro, monocristales. El valor de uno corresponde a películas muy delgadas, con scattering.Otra propiedad importante es la resistencia de lámina. En un conductor como el de la Fig.2 la resistencia es:

[pic]

Si se considera que el conductor tiene forma paralepípeda, Fig. 3, y que L=W:

[pic]

siendo RL la resistencia de lámina que representa la resistencia de un cubo de lados arbitrarios e iguales para un grosor de t finito y definido.Es una propiedad muy fácil de medir, a diferencia del grosor que es más complicado. Normalmente se obtiene el espesor conocida la resistencia de lámina.

Otro fenómeno importante es el de electromigración que se refiere a los átomos de la película que son arrastrados por el flujo de electrones de conducción, suele ocurrir a altas densidades de corriente. Provoca un vacio de átomos enuno de los extremos de la película y una alta concentración en el otro extremo. Tiene como consecuencia fallos y retardos en la transmisión de la señal eléctrica. Es frecuente en películas conductoras de aluminio(Al) y en general de metales ligeros. Puede verse un ejemplo en la Fig. 4. Una imagen obtenida con un microscopio electrónico de barrido(SEM), pudiendo verse la falla causada por la...