Способ получения пористого диоксида кремния
Владельцы патента RU 2439743:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) (RU)
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве твердотельных газовых датчиков паров углеводородов. Сущность изобретения: в способе получения пористой пленки диоксида кремния нанометровой толщины пленка диоксида кремния модифицируется углеродом путем добавления графитовых дисков на кремниевую мишень во время магнетронного распыления, формирование пор происходит во время протекания химической реакции углерода с кислородом на подложке на стадии формирования диэлектрической пленки. Изобретение обеспечивает получение пористых слоев диоксида кремния с различной концентрацией пор. Формируемая пленка обладает большой адсорбционной способностью, что позволяет использовать ее в датчиках газов. 3 ил.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве твердотельных газовых датчиков паров углеводородов.
Известен способ (см. [1]), заключающийся в гидролизе тетраэтоксисилана в среде этанола в присутствии 0,01-0,1 М водного раствора гексафторсиликата аммония с последующей сушкой MB излучением мощностью 300-1000 Вт. Изобретение позволяет получать пористый диоксид кремния с разной удельной площадью поверхности 400-1000 м2/г за 15-60 мин. Полученный порошок обладает достаточной прочностью к истиранию, допускающей его использование в 5-10 аналитических циклах. Пористый диоксид кремния широко используется в аналитической практике для концентрирования, разделения и определения различных неорганических и органических веществ.
Недостатком данного способа является то, что он неприменим для получения тонких модифицированных слоев, используемых в полупроводниковых устройствах.
Так же известен способ получения модифицированных слоев диоксида кремния в изотермических условиях в присутствии паров органических соединений, содержащих аминогруппы (ближайший аналог, см. [2]). Слои могут быть сформированы и модифицированы одновременно при температуре 120-200°С, общем давлении 0,5-1 мм рт.ст. и газовой смеси, содержащей моносилан и кислород в соотношении концентраций от 1 до 0,4, при парциальном давлении моносилана 0,3-0,7 мм рт.ст. Другой вариант получения модифицированных слоев диоксида кремния заключается в том, что слои формируют из газовой фазы, содержащей моносилан и кислород в соотношении концентраций от 0,6 до 0,4, при парциальном давлении моносилана 0,5-0,7 мм рт.ст. при температуре 70-120°С и общем давлении 0,8-1 мм рт.ст., а модификацию проводят путем отжига при температуре 150-200°С в присутствии паров органических соединений.
Недостатком данного способа является невозможность его использования в датчиках газообразных углеводородов.
Цель предлагаемого изобретения состоит в получении пористых слоев диоксида кремния (SiO2) с различной концентрацией пор.
Поставленная цель достигается путем магнетронного распыления комбинированной мишени Si+C с соотношением площадей, занимаемых на мишени кремния графитом от 80/20 до 20/80 в смеси газов Аr+O2. Формирование пор объясняется протеканием химических реакций углерода с кислородом на подложке на стадии формирования диэлектрической пленки:
С+О2=СО2↑
2С+О2=2СО↑.
Вследствие протекания указанных реакций газовая компонента покидает пленку SiO2, разрыхляя ее и формируя в ней сквозные поры и поры с газовыми включениями. При этом количество и размер газосодержащих пор определяется значением Sc.
Существо изобретения поясняется чертежами. На Фиг.1 изображена схема магнетрона с комбинированной мишенью Si+C. Распылительная система состоит из магнетрона 2 с кремниевой мишенью, в область распыления 3 мишени помещены графитовые диски 1.
Пример конкретной реализации способа
В вакуумную камеру помещается кремневая подложка, на которую наносится тонкая пористая нанопленка диоксида кремния методом магнетронного распыления комбинированной мишени (Фиг.1) в атмосфере аргона и кислорода, при давлении в вакуумной камере (6÷4)×10-3 мм рт.ст. Скорость напыления составляет 15 нм/мин, расстояние от мишени до подложки 35 мм. Толщина пленки - 70 нм, процентное содержание углерода в первом случае Sc=30%, во втором Sc=70%. Для определения поверхностного рельефа и количественных параметров легированного диэлектрика использовался метод атомно-силовой микроскопии и электронный растровый микроскоп. Концентрация пор при Sc=30% составила 1250000 шт/см2 (Фиг.2), при Sc=70% составила 2500000 шт/см2 (Фиг.3).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Моросанова Е.И., Великородный А.А., Кузьмин Н.М., Золотов Ю.А. Способ получения пористого диоксида кремния. Патент РФ №2139244, кл. МПК С01В 33/12.
2. Репинский С.М., Васильева Л.Л., Ненашева Л.А., Дульцев Ф.Н. Способ получения модифицированных слоев диоксида кремния (варианты). Патент РФ №2077751, кл. МПК 6 H01L 21/316.
Способ получения пористой пленки диоксида кремния нанометровой толщины, отличающийся тем, что для ее формирования используется магнетронное распыление комбинированной мишени Si+C с соотношением площадей, занимаемых на мишени кремния графитом от 80/20 до 20/80 в смеси газов Ar+O2 в соотношении 1/10 при давлении в вакуумной камере (6÷4)·10-3 мм рт.ст.
