Способ получения пленок оксида циркония

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов, в частности к способам получения тонкопленочных конденсаторов. Сущность изобретения: в способе получения пленок оксида циркония подложки подвергают обработке гомогенной газовой смесью при мольном соотношении тетрахлорида циркония к кислороду и оксиду азота, соответственно равном 1:1:(3,8-4,2), обработку подложек ведут с предварительным нагревом их до температуры 300-400°С при скорости газового потока 15-20 л/ч. Техническим результатом изобретения является получение оксида циркония при низких температурах.

 

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов, в частности к способам получения тонкопленочных конденсаторов, одним из которых является окись циркония (ZrO₂).

Известны способы получения окиси циркония (ZrO₂), сущность которых состоит в получении пленки циркония методом реактивного распыления, электронно-лучевым испарением циркония с последующим его окислением при температурах 1000-1200°С [1].

Основным недостатком этого способа является высокая температура.

Целью изобретения является получение окиси циркония при низких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что окись циркония получают из гомогенной смеси, состоящей из тетрахлорида циркония (ZrCl₄), кислорода (O₂) и окиси азота (NO).

Сущность способа заключается в том, что на поверхности подложки формируют тонкий слой оксида циркония при температурах 300-400°С осаждением из газовой фазы за счет реакции между тетрахлоридом циркония с кислородом и окисью азота.

Термодинамические расчеты показывают, что в прямом направлении указанная реакция самопроизвольно может протекать с большой скоростью, так как свободная энергия Гиббса имеет отрицательное значение.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что в качестве окислителя используют кислород О₂ с добавкой окиси азота NO, что снижает температуру процесса.

В предлагаемом способе процесс ведут из газовой фазы, содержащей тетрахлорид циркония, кислород и окись азота при мольном соотношении компонентов:

ZrCl₄:O₂:NO=1:1:(3,8-4,2)

При этом скорость газового потока составляет 15-20 л/ч.

Режимы проведения процесса обусловлены тем, что нижний температурный интервал лимитируется температурой возгонки тетрахлорида циркония. При проведении процесса при температуре выше 400°С все большая часть оксида циркония окисляется в газовой фазе, засоряя реакционную камеру и ухудшая качество образующейся пленки. Мольное соотношение компонентов 1:1:(3,8-4,2) обусловлено тем, что снижение содержания окиси азота ниже 3,8 и увеличение выше 4,2 приводит к ухудшению качества.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Процесс проводят в реакторе с барабаном, на гранях которого размещены кремниевые пластины. После продувания реактора аргоном нагревают кремниевые пластины до температуры 300°С, затем подают гомогенную смесь, состоящую из четыреххлористого ниобия (ZrCl₄), кислорода с добавкой азота при мольном соотношении (1:1:4). При этом на поверхности полупроводника формируется тонкопленочный диэлектрик оксида ниобия с показателем преломления - 1,35-1,38.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении ZrCl₄:O₂:NO=1:1:3,8 и температуре 300°С. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления - 1,39-1,42.

ПРИМЕР 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении ZrCl₄:O₂:NO=1:1:4 и температуре 300°С. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления - 1,45-1,47.

ПРИМЕР 4. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении ZrCl₄:O₂:NO=1:1:4,2 и температуре 350°С. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления - 1,49-1,52.

ПРИМЕР 5. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при мольном соотношении ZrCl₄:O₂:NO=1:1:4 и температуре 400°С. При этом получают слой тонкопленочного диэлектрика с показателем преломления - 1,54-1,56.

Как следует из результатов опытов, уже при температуре 300°С получают пленки оксида циркония с хорошими основными показателями, поэтому предложенный способ позволяет снизить температуру до 300°С без ухудшения основных показателей пленок.

Таким образом, предлагаемый способ получения тонкопленочного диэлектрика из тетрахлорида циркония из газовой фазы позволяет провести процесс при сравнительно низких температурах (300-400°C), что обеспечивает сохранность металлизации и неизменность свойств таких низкотемпературных полупроводников, как германий и ряд соединений А^IIIВ^V и А^IIВ^VI и нет необходимости использования материалов и оборудования с высокой термической устойчивостью.

Литература

1. Металлургия редких металлов. А.Н.Зеликман, Г.А.Меерсон. Москва, «Металлургия», 1973 г., с.391-498.

Способ получения пленок оксида циркония, включающий обработку подложек гомогенной газовой смесью тетрахлорида циркония и кислорода при повышенной температуре, отличающийся тем, что подложки подвергают обработке гомогенной газовой смесью с добавкой оксида азота при мольном соотношении тетрахлорида циркония к кислороду и оксиду азота, соответственно равном 1:1:(3,8-4,2), обработку подложек ведут с предварительным нагревом их до температуры 300-400°С при скорости газового потока 15-20 л/ч.