Г.Р. Сагателян1, С.Ю. Новиков2, А.В. Шишлов3

1–3 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
1 h_sagatelyan@mail.ru, 2 chyjd@yandex.ru, 3 orange_a@list.ru

Постановка проблемы. В настоящее время актуальными являются исследования технологии магнетронного распыления, широко применяемой для получения тонкопленочных резисторов из хрома методом магнетронного распыления, а также определение оптимальных режимов для достижения воспроизводимых результатов.

Цель. Установить количественные и качественные закономерности влияния давления инертного газа p и тока магнетрона I на удельное поверхностное сопротивление покрытия и сопротивление тонкопленочных резисторов, а также определить оптимальные режимы для получения воспроизводимых результатов магнетронного напыления.

Результаты. Экспериментально получены резисторы благодаря высокой скорости осаждения, хорошей адгезии и возможности масштабирования процессов. Отмечено, что основной проблемой при производстве таких резисторов является обеспечение точного и воспроизводимого значения электрического сопротивления, которое определяется комплексом структурных и кинетических факторов, зависящих от технологических режимов напыления. Установлено, что отсутствие систематических данных о совместном влиянии давления аргона и тока магнетрона на сопротивление пленок затрудняет прогнозирование номиналов резисторов на этапе технологического проектирования. Показано, что при фиксированном низком токе увеличение давления вызывает снижение сопротивления, тогда как при фиксированном высоком токе наблюдается рост сопротивления. Замечено, что повышение тока при фиксированном давлении во всех исследованных режимах приводит к уменьшению сопротивления. Выявленные закономерности объяснены с позиций оптимизации механических напряжений, изменения размера зерен, подвижности адатомов и скорости осаждения.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют прогнозировать номиналы тонкопленочных резисторов на этапе технологического проектирования, оптимизировать режимы напыления для достижения требуемых электрофизических характеристик и повысить воспроизводимость параметров при серийном производстве. Разработанные подходы могут быть использованы для других резистивных материалов и технологических конфигураций.

Сагателян Г.Р., Новиков С.Ю., Шишлов А.В. Влияние технологических факторов магнетронного напыления на сопротивление тонкопленочных резисторов // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2026. Т. 18. № 2. С. 38–46. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202602-04

1. Li Y., Zhang X., Wang H. et al. Enhanced interfacial stability and electrochemical performance of lithium metal anodes via controlled sputtering // Chemical Engineering Journal. 2023. V. 473. P. 147029. DOI: 10.1016/j.cej.2023.147029.
2. Alrobei H., Maqbool A., Hussain M.A. et al. Single-Step Fabrication and Characterization of Nanoscale Cu Thin films for Optoelectronic Applications // Crystals. 2022. V. 12. № 1. P. 62. DOI: 10.3390/cryst12010062.
3. Kravchenko A., Kovalenko V., Bondarenko O. Research on the possibility of controlling the growth of thin copper layers deposited by DC magnetron sputtering // Heliyon. 2023. V. 9. № 4. P. e14936. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14936.
4. Huang C.-J., Lin Y.-H., Chen C.-H. Improving Ti Thin Film Resistance Deviations in Physical Vapor Deposition Sputtering for Dynamic Random-Access Memory Using Dynamic Taguchi Method, Artificial Neural Network and Genetic Algorithm // Mathematics. 2024. V. 12. № 17. P. 2688. DOI: 10.3390/math12172688.
5. Lin Jianping, Wu Yangwei, Guan Guiqing, Huang Guangcai, Lai Fachun. Power split and operating pressure on optical and electrical properties of thin chromium films deposited by magnetron sputtering // Bulletin of Fujian Pedagogical University. 2012. V. 28. Is. 5. P. 52–57.
6. Foroughi-Abari A., Xu C., Cadien K. C. The effect of argon pressure, residual oxygen and exposure to air on the electrical and microstructural properties of sputtered chromium thin films // Thin Solid Films. 2012. V. 520. Is. 6. P. 1762–1767.
7. Boekelheide Z., Helgren E., Hellman F. Electrical Resistance of Sputtered Chromium Thin Films // APS March Meeting Abstracts. 2006. P. H23.003.
8. Hoffman D. W., Thornton J. A. Internal stresses in chromium, molybdenum, and tantalum films deposited by cylindrical magnetron sputtering // Thin Solid Films. 1977. V. 45. Is. 2. P. 387–396.
9. Xu C., Cadien L., Foroughi A., Nolan L., Guo W. The Influence of Sputtering Pressure and Film Thickness on Metal Resistivity // Proceedings of the Conference. 2010.
10. Oje A. M., Ogwu A. A., Mirzaeian M. Influence of RF power on the stoichiometry, optical, and electrical properties of chromium oxide coatings prepared by reactive magnetron sputtering // Physica B: Condensed Matter. 2019. V. 558. P. 45–52.
11. Сагателян Г. Р., Новиков С. Ю., Былинкин М. Н., Шишлов А. В. Формирование неравномерности толщины покрытия при напылении кольцевыми магнетронами на установках планетарного типа // Нанотехнологии: разработка, применение – ХХI век. 2025. Т. 17. № 3. С. 34–45.