УДК 621.317.4 Васильев В.А., Лежнев Д.В.

ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ И
АКУСТОСТИМУЛИРОВАНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР

Пензенский государственный университет,
440026, Россия, г.Пенза, ул. Красная, 40, каф. Микроэлектроники
micro@diamond.stup.ac.ru

Тонкопленочные структуры используются для изготовления раз-
личного рода элементов электронных и оптических приборов, упрочняю-
щих и декоративных покрытий, а также для других целей.
Важной характеристикой тонкопленочных структур является адге-
зия. Получить высокую адгезию пленки к подложке в ряде случаев бывает
сложно. Так при напылении металлических пленок на диэлектрические
подложки адгезия оказывается недостаточно высокой, что приводит к от-
казам приборов при воздействии дестабилизирующих факторов (ударов,
вибрациий, нестационарных тепловых полей и др.).
Адгезия может быть улучшена акустостимулированием. Акусто-
стимулирование - энергетическое воздействие, которое приводит к усиле-
нию кинетических процессов за счет распространения акустической вол-
ны.
Ультразвуковое акустостимулирование достаточно хорошо иссле-
довано и имеет широкое применение [1 - 4].
В последние годы с развитием лазерной техники стало возможным
лазерное акустостимулирование. Такой процесс может быть реализован за
счет воздействия короткоимпульсного лазерного излучения допорогово-
го уровня [5, 6]. Процесс лазерного акустостимулирования мало исследо-
ван.
В данной работе ставилась задача изучения адгезионных свойств
пленок никеля, меди, алюминия, латуни, нихрома, сформированных мето-
дом термического испарения в вакууме на ситалловых подложках, с ис-
пользованием лазерного акустостимулирования.
Для акустостимулирования использовался газовый СО2 лазер,
мощность которого составляла 30 Вт, а время импульса выбиралось в пре-
делах 84 - 350 мкс. Продолжительность импульсного воздействия состав-
ляла 30 минут. На рис. 1 показаны результаты исследования адгезии для
пленок никеля, где 1 - среднее значение и разброс адгезии для групп об-
разцов, обработанных лазерным излучением (сплошная линия), 2 - среднее
значение и разброс адгезии для групп образцов необработанных лазерным

излучением (прерывистая линия). Видно, что обработанные лазерным им-
пульсным излучением образцы имеют не только более высокое значение
адгезии, но меньший разброс значений для групп образцов. Так адгезия
необработанных групп образцов отличается в некоторых случаях в 6÷7
раз, обработанных - не более чем в 1,5 раза.


2 .106
1
1.5 .106
1 .106
гезия,Па
2
Ад
5 .105
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Номер группы образцов

Рис. 1

Повышение адгезии может быть объяснено тремя одновременно
протекающими процессами:
- акустостимулированной диффузией атомов в зернах поликри-
сталлических слоев;
- акустостимулированной диффузией атомов по межзерновым
границам;
- акустостимулированным разрушением нестабильных химиче-
ских соединений.
Проведенные исследования различных тонкопленочных структур
показали, что акустостимулирование лазерным излучением является эф-
фективным инструментом улучшения надежности и качества тонкопле-
ночных структур. Адгезия металлических пленок (никеля, меди, алюми-
ния, латуни, нихрома), сформированных на подложках из ситалла, может
быть повышена на 30÷80 %.


1. Гаибов А.Г., Заверюхин Б.Н., Кревчик В.Д., Муминов Р.А., Ниг-
манов О., Шамагдиев А.Ш. Акустостимулированные процессы в Si(Li)-p-i-
n детекторах // Письма в ЖТФ, 1984. - Т. 10. - 10. - С. 616 - 620.
2. Заверюхин Б.Н., Кревчик В.Д., Муминов Р.А., Исмаилов Х.Х.,
Шамагдиев А.Г. О температурных интервалах применения Si(Li)-p-i-n
детекторов // Атомная энергия, 1984. - Т. 57. - С. 207 - 208.
3. Заверюхин Б.Н., Кревчик В.Д., Муминов Р.А., Исмаилов Х.Х.,
Шамагдиев А.Г. Особенности ультразвукового воздействия на детекторы с
неравномерным распределением электрического поля // ФТП, 1986. - Т.
20. - С. 525 - 528.
4. Головяшкин А.Н., Кревчик В.Д. Исследование акустостимули-
рованной компенсации остаточной примеси для улучшения характеристик
полупроводниковых детекторов // Датчики систем измерения, контроля и
управления. - Пенза: Изд. ПГУ, 1999. - Вып. 19. - С. 37 -38.
5. A.E. Belyaev, E.F. Venger, I.B. Ermolovich, R.V. Konakova, P.M.
Lytvyn, V.V. Milenin, I.V. Prokopenko, G.S. Svechnikov, E.A. Soloviev, L.L.
Fedorenko Effect of microwave and laser radiations on the parameters of semi-
conductor structures. - Kiev: Ihtac, 2002. - C. 138 - 148.
6. Лежнев Д.В. Стабилизация параметров контактов металл-
полупроводник путем облучения газовым лазером // тезисы докладов 1-й
Российской конференции молодых ученых по физическому материалове-
дению. - Калуга: ИД Манускрипт, 2001. - С. 41.