Способ изготовления пленочных структур

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР путем нанесения на подложку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона используемых оксидов переходных металлов, дополнительный слой наносят в виде аморфного слоя трибксида вольфрама при температуре подложки со слоем оксида переходного металла равной 50-90°С и скорости нанесения 20-50 А/с в течение 3-7 мин с последующей термообработкой на воздухе при 100-150°С в течение 5-15 мин. g (Л

COOS СОВЕТСКИХ

ОЗММИРВН

РЕСПУБЛИК аЕ (11)

gg4 H 01 Ь 21/385

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3691 7 10/24-25 (22) 13. 01. 84 (46) 07. 01. 86. Бюл. В 1 (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе (72) А.И. Гаврилюк, А.П. Гуменюк, Т.Г. Ланская, А.А. Мансуров и Ф.А. Чудновский (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 970989, кл. G 02 В 13/14, 1981.

Buineh D. et а1. Hydrogen Spillover J. of Gatysis 38, 135 (1975). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР путем нанесения на подлокку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона используемых оксидов переходных металлов, дополнительный слой наносят в виде аморфного слоя триоксида вольфрама при температуре подлоласи со слоем оксида переходного металла равной

50-90 и скорости нанесения о

20-50 /с в течение 3-7 мин с последующей термообработкой на воздухе при 100-150 С в течение 5-15 мин.

1162352

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и используется в системах. записи и отображения оптической информации, фотолитографии и т. п.

Известен способ изготовления пленочной структуры для инжекции водорода в оксиды переходных металлов, состоящий из нанесения слоя триоксида вольфрама (WO ) на подложку при помощи технологических режимов, обеспечивающих получение очень рыхлых пленок, обладающих наиболее развитой поверхностью. Скорость нанесения пленочных слоев при данном способе изготовления составляет о

100-200 A/ñ при температурах подложки 20 С при получении аморфных слоев и 400 С вЂ” при получении поликристаллических слоев.

Инжекция водорода в структуру, полученную данным способом (в триоксид вольфрама) осуществляется под действием света в результате фотокаталитического разложения молекул водородсодержащих соединений, \ предварительно адсорбированных на поверхности WO .

Однако, существенным недостатком данного способа изготовления является невозможность получения струк-. тур, содержащих слои других оксидов переходных металлов,.например слои оксидов, обладающих малой удельной поверхностью (монокристаллические или поликристаллические с достаточно большим размером кристаллита) или слои низших оксидов переходных металлов, или слои оксидов, поверхность которых загрязнена нежелательными адсорбатами, например молеку,лами воды, в которые инжекция водорода происходила бы под действием света.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовле- ния пленочных структур путем нанесения на подложку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя.

Недостатком данного способа изготовления является невоэмож» ность создания пленочной структуры, с помощью которой инжекция водорода в слой оксида переходного металла происходила бы под действием света.

Цель изобретения — расширение диапазона используемых оксидов переходных металлов для инжекции водорода под действием света.

5 Цель достигается тем, что в способе изготовления пленочных структур путем нанесения на подложку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя, дополнитель10 ный слой наносят в виде аморфного слоя триоксида вольфрама при температуре подложки со слоем оксида переходного металла равной 50-90 С, при скорости нанесения 20-50 А/с, 15 в течение 3-7 мин, а термообработку производят на воздухе при 100-150 С в течение 5-15 мин.

Нанесение слоя WO проводят при температуре подложки со слоем оксиZO да переходного металла равной 50о

90 С. Ниже этого интервала температур наблюдается плохая адгезия слоя МО к слою оксида переходного металла. При температуре подложки, 25 превышающей 90 С, слой WO> получается сильно восстановленным. Это приводит к возникновению больших напряжений в слое WO, в результате чего перетекания водорода из силь5б но напряженного слоя МО в слой оксида переходного металла не происходит.

Скорость нанесения слоя WO составляет 20-50 L/ñ. При скоростях нанесения меньших 20 А/с в слой трноксида вольфрама захватывается большое количество примесей из остаточной атмосферы технологического вакуума, что приводит к уменьшению коэффициента диффузии водорода в слое WO> и снижению эффективности

его перетекания. При скоростях нанесения больших 50 А/с атмосферные

МО> получаются сильно напряженными, 45 что также приводит к уменьшению коэффициента диффузии водорода в

МО и снижению эффективности перетекания.

Время нанесения дополнительного

50 слоя ИО при скорости нанесения о

20-50 А/с составляет 3-7 мин. При меньших временах нанесения слои

МО> получаются тонкими ñ О,;1 мкм, обладающими островковой структурой, что не позволяет производить перетекание водорода иэ слоя WO> в слой другого оксида. При времени нанесения более 7 мин слои WOs

Редактор Л.Письман .Техред O.Ващишина

Корректор С. Черни

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8555/5, Филиал ППП ".Патент", r. Ужгород-, ул Проектная, 4 получаются толстыми, и, как следствие этого, сильно напряженнйми, что приводит к уменьшению диффузии водорода в WO, а иногда даже к отслаиванию слоя WO> от слоя оксида переходного металла, Термообработка пленочной структуры проводится на воздухе при

100-150 С в течение 5-15 мин. Основной целью термообработки является снятие механических напряжений, возникающих в процессе нанесения слоя WO в неравновесных условиях.

Кроме того, отжиг приводит к увеличению степени структурной упорядоченности слоя WO>, и, как следствие этога, к увеличению коэффициента диффузии электронов, что также увеличивает эффективность перетекания. Отжиг напряжений при температуре меньшей 100 С неэффективен, а отжиг при температуре выше 150 С приводит к заметному укрупнению микрокристаллов в аморфном слое, что затрудняет инжекцию водорода в аморфный слой WO во время фотокаталитического процесса вследствие уменьшения удельной поверхности слоя WO .

Время отжига меньше 5 мин при данных температурах малоэффективно для .снятия механических напряжений в слое МО, в то время как отжиг длительностью более 15 мин также приводит к рекристаллизации слоев и уменьшению эффективности фотока- . талитического процесса.

П р и м,е р 1. Оксид переходного металла - ЧО (кристаллический). .Температура подложки 50-90 С, ско62352 4 рость нанесения 20-50 Х/с, время нанесения 3-7 мин, температура термообработки 100-150 С, время 5-15 мин.

Для инжекции водорода под дейст5 вием света пленочная структура помещается в герметичную разборную кювету с кварцевым окном, Кювета откачивается форвакуумным насосом до давления 10 -10 мм рт.ст., после чего в нее напускаются пары органических соединений, которые служат источником водорода.

Эффективность инжекции водорода определяется по отношению водород/пе-. i реходный металл в нижнем слое гетероструктуры при облучении гетероструктуры ртутной лампой ПРК-4 мощностью

250 Вт в течение 10 мин.

Отношение концентраций водорода и переходного металла 0,01-0,05.

Пример 2. Оксид переходного металла — аморфный МоО . После операций, как и в примере 1, отношение концентраций 0,06-0, 14.

25 Пример 3. Окснд переходного металла - аморфный Ч О .. Отношение концентраций 0,08-0,18.

Пример 4. Оксид переходного металла — кристаллический WO>, Отношение концентраций 0,04-0,1.

Использование данного способа дает возможность плавно и в широких пределах изменять параметры целого ряда оксидов переходного металлов под действием света, что позволяет улучшать технические характеристики уже существующих приборов и регистрирующих сред, а также создавать новые регистрирующие среды с новыми функциональными возможностями.