Сопротивление тонких металлических плёнок. Размерный эффект

Металлические плёнки широко используются в микроэлектронике. Их электрические свойства могут значительно отличаться от свойств объёмного образца. Наряду с изменением структуры плёнок очень сильно возрастает роль поверхностных процессов в них за счет вклада поверхностных атомов. Возникают размерные эффекты. При близости толщины плёнки и длины свободного пробега электрона размерный эффект сказывается на электропроводности.

Область I соответствует

Область II -

Область III - ~ , характеризуется отрицательным температурным коэффициентом удельного сопротивления. За счет туннелирования проводимость диэлектриков с ростом температуры может увеличиваться. Увеличению способствует островковый характер пленок и размерный эффект. Его причина в сокращении длины свободного пробега вследствие их отражения от поверхности образца.

Поскольку характер зарождения и роста пленок зависит от множества факторов, то на практике одинаковой толщины не совпадает. Поэтому для сравнительной оценки проводящих свойств тонких плёнок пользуются параметром – сопротивление квадрата (R_□). R_□ численно равен сопротивлению участка пленки, длина которого равна ширине , при прохождении тока через две его противоположные грани параллельно поверхности подложки. Для определения R_□ образца пленки не требуется знание или ее толщины пленки, хотя формально R_□= .

В связи с этим сопротивление тонкой пленки может быть рассчитана по формуле:

R= R_□ ,

где - длина пленки, - ширина пленки.

Размерный эффект используется для изготовления пленочных резисторов (500-1000 Ом/□) из W, Mo, Ta, Re, Cr.