Способ изготовления защитного диэлектрического слоя

Изобретение относится к способам получения тонкопленочных материалов, в частности тонких пленок на основе оксида европия(III), и может быть использовано для защиты функционального слоя EuO. Способ изготовления защитного диэлектрического слоя Eu2O3 для полупроводниковой пленки, полученной на подложке, включает доокисление поверхностного слоя выращенной в сверхвысоковакуумной камере полупроводниковой пленки EuO в той же камере в кислороде, при этом давление потока кислорода составляет от 1·10-9 до 1·10-6 Торр в диапазоне температур подложки от 0 до 19°C. Обеспечивается формирование эффективного защитного диэлектрического слоя Eu2O3 на поверхности функционального слоя из полупроводникового оксида европия(II) - EuO, способного предотвратить деградацию функционального слоя в результате химического взаимодействия с внешней средой. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к способам получения тонкопленочных материалов и может быть использовано в качестве диэлектрического слоя, защищающего функциональный слой ферромагнитного материала - оксида европия EuO (II), склонного к химическому взаимодействию с воздухом с формированием неферромагнитных высших оксидов Eu2O3, Eu3O4, причем при извлечении незащищенного образца из камеры под действием атмосферного воздуха образование этих оксидов происходит во всем объеме пленки. Известно изобретение «Полупроводниковое устройство, пассивированное слоем редкоземельного оксида» (патент №US 3663870), в котором поверхность полупроводникового устройства пассивируется с помощью редкоземельного оксида, в том числе Eu2O3, получаемого распылением или осажденного методом газофазного осаждения. Недостатком этого изобретения является невозможность формирования защищающего слоя на поверхности чувствительного к доокислению оксида, такого как EuO, а также относительная дороговизна в силу сложности процесса для такого материала.

Известно изобретение «Полупроводниковый компонент для динамической памяти с произвольным доступом, включающий в себя диэлектрический слой из бинарного оксида металла, размещенного на подложке» (патент №DE 10114956), в котором осуществляется создание наноламината из редкоземельного оксида, в том числе Eu2O3. Осаждение осуществляется различными распылительными методами, такими как химическое осаждение из газовой фазы и атомно-слоевое осаждение. Может применяться и молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ), в том числе, с помощью окисления предварительно нанесенного металла с последующей рекристаллизацией. К недостаткам последнего метода можно отнести сложность его реализации и возможность окисления приповерхностных слоев подложки при прокислении слоя редкоземельного металла. Также следует отметить, что формируемая таким способом пленка должна быть достаточно толстой, чтобы обеспечить необходимую сплошность покрытия, чтобы защитить EuO.

Известно изобретение «Низкотемпературный селективный рост кремния или кремниевых сплавов» (патент №US 5634973), в котором поверхность подложки кремния покрывают маскирующим оксидным слоем, в том числе Eu2O3, который формируется на поверхности с помощью магнетронного осаждения или иной распылительной методики. Недостатком процесса, описанного в данном изобретении, является техническая сложность осуществления метода, т.к. необходимо совместить методику предварительного получения пленки EuO и формирование закрывающего слоя. Коме того, данное изобретение не предполагает защиты EuO от окисления.

Известно изобретение (патент US 3567308 - прототип) - способ изготовления защитного диэлектрического слоя Eu2O3, в котором поверхностный слой выращенной в сверхвысоковакуумной камере полупроводниковой пленки EuO доокисляют в той же камере в кислороде с давлением потока от 10-5 Торр в диапазоне температур подложки 20÷200°C.

В качестве доказательства стабильности защищенных таким образом пленок EuO, авторы патента US 3567308 приводят кривые рентгеновской дифрактометрии, снятые после выдерживания пленок EuO в атмосфере. По спектрам видно, и авторы также об этом говорят в описании, что при выдерживании пленки EuO в атмосфере в течение 55 часов она полностью деградирует - пики от EuO отсутствуют.

Задачей настоящего изобретения является формирование эффективного защитного немагнитного диэлектрического слоя Eu2O3 на поверхности ферромагнитного функционального слоя - полупроводникового оксида европия (II) - EuO, способного предотвратить деградацию функционального слоя в результате химического взаимодействия с внешней средой в течение гораздо большего времени - полгода и более.

Для этого предложен способ изготовления защитного диэлектрического слоя Eu2O3 для полупроводниковых пленок на подложке, при котором поверхностный слой выращенной в сверхвысоковакуумной камере полупроводниковой пленки EuO доокисляют в той же камере в кислороде с давлением потока от 1·10-9 до 1·10-6 Торр в диапазоне температур подложки от 0 до 19°C.

Способ изготовления защитного диэлектрического слоя Eu2O3 на поверхности выращенной пленки EuO происходит за счет доокисления приповерхностного слоя уже выращенной в вакуумной камере пленки EuO. Доокисление проводят в потоке кислорода с давлением потока от 1·10-9 до 1·10-6 Торр, в одном вакуумном цикле и без использования методик нанесения дополнительных пленок, что существенно удешевляет процесс.

Задача изобретения решается созданием способа формирования оксида европия состава Eu2O3 (III) на поверхности выращенного на произвольной подложке оксида европия состава EuO (II).

Объемные образцы EuO, например монокристаллы, при образовании поверхностного слоя Eu2O3 способны сохранять свои ферромагнитные свойства. Это механизм защиты не работает в тонких пленках, т.к. при взаимодействии с воздухом они могут полностью доокислиться до Eu2O3. В случае применения EuO в качестве функционального электрического слоя для обеспечения защиты поверхности выращенной любым способом пленки EuO необходимо нанести защитное покрытие, которое должно быть диэлектрическим, как можно более тонким и не чувствительным к воздействию окружающей среды (воздуха).

Способ реализуется следующим образом.

В качестве заготовки берется в сверхвысоковакуумной камере установки МПЭ тонкопленочный слой EuO толщиной более 6 нм. Температура образца находится в диапазоне 0-19°C.

В камеру подают кислород с давлением потока от 1·10-9 до 1·10-6 Торр. В потоке кислорода происходит медленное доокисление поверхности образца с формированием Eu2O3. Низкого давления кислорода не достаточно, чтобы произвести окисление на большую толщину, поэтому толщина Eu2O3 составляет лишь несколько ближайших к поверхности монослоев. При этом образуется покрытие высокой сплошности, которое не позволяет кислороду диффундировать далее в пленку. По окончании доокисления образец может быть вынесен на атмосферу без дополнительных защитных покрытий, и при этом физические параметры слоя EuO будут неизменными сколь угодно долгое время. По-видимому, использование потоков в данном интервале приводит к принципиально иным результатам по сравнению с прототипом.

Пример осуществления способа изобретения

Предварительно изготовленный образец EuO находится непосредственно в сверхвысоковакуумной камере роста установки МПЭ, ростовой процесс окончен, температура образца опущена до комнатной. Затем для формирования сверхтонкого оксида европия (III) на поверхность образца подают поток молекулярного кислорода, давление потока составляет 5·10-8 Торр. Контроль за кристаллическим состоянием образца производится с помощью дифракции быстрых электронов. Прекращение подачи кислорода в камеру происходит по исчезновении рефлексов, отвечающих кристаллическому EuO, т.е. окисление идет до аморфизации поверхности. После этого образец может быть извлечен из камеры и готов к дальнейшим технологическим операциям. Сохранение свойств EuO неизменными подтверждается периодическими (2 раза в месяц) измерениями образцов с помощью рентгеновской дифрактометрии, в спектрах которой обнаруживаются только лишь рефлексы, положение которых соответствует кристаллической решетке EuO и материалу подложки.

Приведем поясняющие и доказывающие достижение лучшего, чем в патенте US 3567308, технического результата.

Так, на Фиг. 1 ((а) - обзорный спектр, (b) - пики EuO(200) и Eu2O3(400)) приведены кривые рентгеновской дифрактометрии, снятые после выдерживания пленки EuO на атмосфере в течение ~ 6 месяцев. По истечении этого времени кривые до сих пор содержат пики EuO, сильно доминирующие над пиками высших оксидов. Симуляция кривой, приведенной на Фиг. 1(b), дает толщину слоя Eu2O3 ~ 70 Å.

На Фиг. 2 приведен снимок электронной микроскопии границы раздела Eu2O3/EuO образца, выдержанного в атмосфере в течение недели. Все необозначенные на чертеже слои были нанесены в процессе приготовления среза для микроскопа. Толщина слоя Eu2O3 составляет ~ 60 Å.

Таким образом, образцы EuO, защищенные слоем Eu2O3, изготовленным по методике, предложенной авторами патента US 3567308, полностью деградируют за 55 часов нахождения в атмосфере, в то время как при использовании процедуры изготовления защитного слоя Eu2O3, предлагаемой в нашем патенте, образцы EuO не деградируют после выдерживания их на атмосфере даже на протяжении полугода и более.

Способ изготовления защитного диэлектрического слоя Eu2O3 для полупроводниковой пленки на подложке, включающий доокисление поверхностного слоя выращенной в сверхвысоковакуумной камере полупроводниковой пленки EuO в той же камере в кислороде, отличающийся тем, что давление потока кислорода составляет от 1·10-9 до 1·10-6 Торр в диапазоне температур подложки от 0 до 19°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к структурам и способам изготовления стопок активных слоев полупроводниковых материалов. Изобретение обеспечивает получение стопок активных слоев полупроводниковых материалов с согласованными параметрами кристаллических решеток, рассогласованными параметрами кристаллических решеток и рассогласованными коэффициентами термического расширения с низкой плотностью винтовых дислокаций, отсутствием растрескивания слоев и минимизированным прогибом подложки с использованием эпитаксиального наращивания на приподнятых участках подложки в безмасковом процессе.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для разработки микросборок различного назначения. Микросборка содержит корпус, на который установлена коммутационная плата с размещенными на ней активными и/или пассивными радиоэлементами, каждый из которых соединен своими выводами с контактными площадками коммутационной платы.
Изобретение относится к способу изготовления электрических устройств, содержащему стадии: 1) нанесение изоляционного диэлектрического слоя, состоящего из по меньшей мере одного материала с низкой или ультранизкой диэлектрической проницаемостью, на поверхность подложки, 2) нанесение позитивного или негативного слоя резиста на поверхность изоляционного диэлектрического слоя, 3) подвергание слоя резиста селективному воздействию электромагнитного излучения или корпускулярного излучения, 4) проявление селективно подвергнутого излучению слоя резиста для образования рисунка в резисте, 5) сухое травление изоляционного диэлектрического слоя с использованием рисунка в резисте в качестве маски для образования проводных канавок и/или сквозных отверстий, сообщающихся с поверхностью подложки, 6) выбор по меньшей мере одного полярного органического растворителя (А) из группы, состоящей из: диэтилентриамина, N-метилимидазола, 3-амино-1-пропанола, 5-амино-1-пентанола и диметилсульфоксида, проявляющего в присутствии от 0,06 до 4 мас.

Изобретение предназначено для использования в производстве полупроводниковых приборов, в частности для экспонирования рисунков на полупроводниковые пластины и иные мишени.

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых лазеров. Способ сборки полупроводниковых лазеров включает захват линейки лазерных диодов вакуумным инструментом, фиксирование линейки на контактной площадке теплоотвода, сжатие, нагрев в среде инертно-восстановительного газа, выдержку при температуре выше температуры образования многофазного эвтектического межсоединения и охлаждение полученного блока.

Изобретение относится к источникам получения направленного (сформированного) мягкого рентгеновского излучения, или, что то же самое, экстремального ультрафиолетового излучения (ЭУФ) с длиной волны 13,5 нм или 6,7 нм, применяемым в настоящее время или в ближайшей перспективе в проекционной литографии высокого разрешения.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых микроэлектромеханических устройств, а именно малогабаритных датчиков физических величин.

Изобретение относится к области фотолитографии, а именно к способу изготовления резистивных масок для нанолитографии. Способ включает восстановление серебра с образованием наночастиц серебра и последующую стимуляцию процесса термической полимеризации капролактама на поверхности полученных наночастиц с помощью лазерного возбуждения в них плазмонных колебаний.

Изобретение относится к области сборки микроэлектронной аппаратуры с расположением электронных компонентов и содержащих их микроплат в трехмерном пространстве. .

Изобретение относится к способу и устройству, полезным при нанесении нанорисунка на подложки большой площади. .

Изобретение относится к способу получения наноструктурного керамикометаллического покрытия TiN-Cu на твердосплавном режущем инструменте и может быть использовано в металлообработке.

Изобретение относится к нанесению покрытий на изделия в вакууме. Устройство содержит вакуумную камеру, систему термического напыления материала на обе стороны подложки, дисковую карусель, на которой установлены узлы поворота с держателями подложек, систему вакуумной откачки, два неподвижно закрепленных на крышке вакуумной камеры копира для обеспечения вращения подложек на 180° за один оборот карусели, один из которых выполнен в форме кольца, а второй - в форме разомкнутого кольца.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способу нанесения защитного покрытия на пресс-форму для литья под давлением. Проводят предварительный нагрев и очистку формообразующей поверхности металлической пресс-формы методом катодно-ионной бомбардировки.

Изобретение относится к нанесению покрытий из алмазоподобного углерода и может быть использовано для упрочнения рабочих кромок лезвийного режущего инструмента, в частности хирургического, и покрытия острийных поверхностей автоэмиссионных катодов.

Изобретение относится к области получения защитно-декоративных покрытий в вакууме. Способ по первому варианту включает физическое PVD осаждение в вакууме адгезионного слоя на изделие, нанесение на адгезионный слой внутреннего слоя и затем выполнение наружного слоя.

Изобретение относится к прецизионным износостойким антифрикционным покрытиям, полученным путем вакуумно-дугового осаждения, и может быть использовано в машиностроении, авиастроении, при создании конструкций с повышенными антиэрозионными, антифрикционными и защитными свойствами.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия.

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, в частности тонких пленок на основе монооксида европия, и может быть использовано для создания устройств спинтроники, например спиновых транзисторов и инжекторов спин-поляризованного тока.

Изобретение относится к способам получения тонкопленочных материалов, в частности тонких пленок на основе оксида европия, и может быть использовано для защиты функционального слоя EuO. Способ изготовления защитного диэлектрического слоя Eu2O3 для полупроводниковой пленки, полученной на подложке, включает доокисление поверхностного слоя выращенной в сверхвысоковакуумной камере полупроводниковой пленки EuO в той же камере в кислороде, при этом давление потока кислорода составляет от 1·10-9 до 1·10-6 Торр в диапазоне температур подложки от 0 до 19°C. Обеспечивается формирование эффективного защитного диэлектрического слоя Eu2O3 на поверхности функционального слоя из полупроводникового оксида европия - EuO, способного предотвратить деградацию функционального слоя в результате химического взаимодействия с внешней средой. 2 ил., 1 пр.

Наверх