Способ получения составных пленокнеорганических соединений

 

Сотоз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (и)810085 (6l) Дополнительный к патенту (22) ЗаЯвлЕно 28.11.75 (21) 2193253/23-26 (23) Приоритет — (32) 29.11.74 (31) 3473/74 (33) Финляндия (51) М. Кл.

С ЗО В 23/08 ваудаафтвеааю кематет

СССР пе делам азебрвтенай в етярмтай (53) УДК 621315.

592(088 8) Опубликовано 28.02.81. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.02.81 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Туомо Сунтола н Йорма Антсон (Финляндия) Иностранная фирма

"Ой Лохья АБ" (Финляндия) (71) Заявитель

1 — — i (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВНЫХ ПЛЕНОК НЕОРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к способу получения составных тонких пленок неорганических соединений путем напыления в вакууме, и может быть использовано в полулроводниковой .и электронной технике.

Среди известных методов получения составных тонких пленок из газовой фазы важнейшим является вакуумное испарение, которое осуществляют или прямым путем с использованием в качестве источника соответствующего соединения, или путем одновременного испарения различных составляющих химических элементов от различных источников.

При испарении одного соединения основным недостатком является разложение последнего иа компоненты, что затрудняет контроль за стехиометрией получаемой пленки, которая обычно имеет тенденцию изменяться в ходе процесса испарения.

При напылении путем одновременного испарения различных компонентов, образование хорошей стехиометрии подразумевает строгое регулирование скоростей испарения компонентов нли выборочное обратное испарение легче испаряющегося компонента.

В случае одновременного испарения комцонентов также не обеспечивается соответствующий контроль эа зародышеобразующими свойствамн н структурой кристаллов пленки.

Известен метод эпитаксни нз молекулярного пучка, при котором используется монокристаллическая подложка. Выборочное обратное испарение может оказаться достаточно эф. фективной мерой для обеспечения роста плен1р ки в соответствии с кристаллической структурой подложки.

Однако и этот метод не обеспечивает получения равномерной по толщине пленки стехнометрического состава.

15 Цель изобретения — получение равномерной по толщине пленки, улучшение контроля стехнометрин получаемого соединения и повышение его химической стабильности.

Поставленная цель достигается тем, что осаждение ведут путем поочередного контакта с подложкой паров по крайней мере одного элемента прн таком парцнальном давлении, которое обеспечивает образование одного атомного слоя на подложке, и при температуре подложки, превышающей температуру источ810085 ников и предотвращающей конденсацию на .ней элемента после образования атомного слоя этого элемента.

Процесс напыления атомных слоев, например элемента А и элемента В, причем элемент А обычно относится к одной из групп 1; И, III или !Ч периодической системы, а элемент В— соответственно к одной из групп Vil, Vl или V, происходит следующим образом, Наиболее типичные пленки — — VII, !! — V! или III — V групп или окислы. Элемент А в газовой фазе реагирует с выращиваемойпо. верхностью, поверхностные атомы которой принадлежат к группе В, образуя один одиночный атомный слой благодаря сильной  — А связи, создаваемой на поверхности, в то время как все атомы элемента А, которые дополнительно ударяются о поверхность, будут немедленно возвращаться в газовую фазу, если связь А — А недостаточно сильна для того, чтобы предотвратить обратное испарение элемента A. При взаимодействии с газовой фазой элемента А, выращиваемая пленка может вырасти только на один атомный слой, даже если на поверхность падает число атомов, значительно превышающее количество, соответствующее одноатомному слою. Посче взаимодеитвы выращиваемой поверхности с газовой фазой элемента А, она начинает взаимодействовать с газовой фазой элемента В; при этом атомы А в поверхностном слое пленки снова вступают в сильную связь  — А с атомами В, непосредственно ударяющимися об него, и теперь поверхность оказывается покрыта одиночным атомным слоем элемента В, причем связь  — В не может помешать элементу В вернуться в газовую фазу. Эти чередующиеся ступени реакции повторяются до тех пор, пока не будет получена необходимая толщина соединения АВ.

На фиг. 1 представлено устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Устройство включает камеру 1, подложки 2, на которых выращивается пленка, устанавливают на диске 3, вращающемся с помощью вала 4. Под диском 3 помещают источники

5 и 6 паров, которые представляют собой изолированные один от другого секторы и каждый из которых рассчитан на необходимое давление паров элементарных компоненТоВ выращиваемой пленки. При вращении диска 3 подложки 2 попеременно оказываются во взаимодействии с нарами элемента

А в источнике 5 и  — в источнике 6, вследствие чего происходит рост пленки, при условии обеспечения давления пара и температуры подложки 2.

Пример 1. Выращивание ZnS прово. дят с использованием устройства при следующих значениях параметров системы: скорость вращения 2 об/с; материал подложки гранулированное стекло; .температура подложки 320 С; суммарная бомбардировка атомами Zn за одно взаимодействие между поверхностью и парами Zn около 5х10 ат./см согласно измерениям с помощью специального монитора на кристалле кварца, что соответствует эффективному давлению паров примерно 10 мм рт.ст. и равновесной температуре около 290 С. Пля источника 8 равновесная температура источника 100 С, что соответствует давлению паров порядка 10 мм рт.ст. и суммарной бомбардировке молекулами $2 приблизительно 5x10 мол/см-.

За десять минут этот процесс дает пленку толщиной окло 0,27 ь4м..Процессы, длившиеся 20 и 30 мин, дают пленки толщиной соответственно 0,54 им и 0,80 рм.

Пример 2. Выращивание слоев SnO на подложках из гранулированного стекла проводят при следующих условиях: температура

25 подложки 300 С; общее количество атомов

Яп за одно взаимодействие с источником Sn около О,бх10 ат/см; источник кислорода плазменного типа с общим давлением 10—

100 мкм рт.ст. и плазменным током 40 мА.

Суммарная бомбардировка ионами О равна зо 7 1 01 4 ион/смз во время взаиь4одействия с плазменным источником. При скорости вращения 1 об/с процесс дает рост пленки Sn+

600 А за 25 мин, т.е, средняя величина прироста составляет 0,4 А за один оборот.

Пример 3. Выращивание слоев СаР на подложках иэ гранулированного стекла проводят при следующих условиях: температура подложки -300 С; общее количество атомов Са при взаимодействии с источником

4о Са «10 ат./см ; общее количествомолекул

Р(вероятнее всего Р4) бомбардирующих поверхности при взаимодействии с фосфорной печью составляет приблизительно 5 10 ат/см, За 25 мин выращивают пленку толщиной

0,25 !4м при скорости вращения 1 об/ .

Средняя скорость роста составляет 1,7 А эа каждый цикл, Предлагаемый способ обеспечивает самоуравновешивающийся рост пленок, теоретическая скорость роста не может превышаться, но приближение к ней происходит асимптомически с ростом времени (или давления) взаимодействия на каждой" ступени реакции.

Полученные пленки ZnS подвергаются выборочному травлению с использованием травителя, содержащего 60 ч. НэР04,5ч.

HN0 и одну часть HF при комнатной температуре. Скорость травления от 10 до

150 мм/с в направлении поверхности для пленок ZnS толщиной 0,1 — 0,7 у4м в то время как в направлении, перпендикулярном плос кости поверхности, не удалось обнаружить никакого эффекта травления. Травление йленок SnO>, полученных методом ЭАС, оказалось возможным только электрохимическими методами.

Способ получения составных пленок неорга, нических соединений путем осаждения на подложку паров входяших в соединение элеменА-А

Oui. 1

Составитель В. Безбородова

Техред М. Голинка .. Корректор Н. Григорук

Редактор Е. Дичинская

Тираж 344

ВНИИПИ Государственного комиета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 489/85

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

810085 6 тов, получаемых при нагреве элементов в раздельных источниках, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью получения равномерной по толщине пленки, улучшения контроля стехиометрии получаемого соединения и повышения его химической стабильности, осаждение ведут путем поочередного контакта с подложкой паров по крайней мере одного элемента, при парциальном давлении, обеспечивающем образование одного атомного слоя на подложке, и при температуре подложки, превыша. ющей температуру источников и предотвращающей конденсацию на ней элемента после образования атомного слоя этого элемента.

Способ получения составных пленокнеорганических соединений Способ получения составных пленокнеорганических соединений Способ получения составных пленокнеорганических соединений 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в технологии получения тонкопленочных многослойных покрытий

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых соединений типа А3N и может быть использовано при изготовлении эпитаксиальных структур различного назначения

Изобретение относится к полупроводниковой области техники и может быть использовано в молекулярно-лучевой эпитаксии для снижения плотности дефектов в эпитаксиальных структурах

Изобретение относится к оборудованию для производства элементов полупроводниковой техники и, в частности, предназначено для создания полупроводниковых соединений азота с металлами группы A3
Изобретение относится к отжигу алмаза, а именно к отжигу монокристаллического CVD-алмаза

Изобретение относится к усовершенствованному тиглю из нитрида бора и способу его получения

Изобретение относится к оборудованию для получения материалов и многослойных структур полупроводниковых соединений
Наверх