Способ получения тонких пленок металлов хромового ряда и их окислов

(19) (11) 1)5 С 23 С 14 ЕТЕНИ ИЕ ИЗО СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОР ния вь ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Данилин Б.С, Вакуумная техника в производстве интегральных схем. Энергия, М 1972; с,113.Черняев В,Н. Технология производства интегральных микросхем. Энергия, М., 1977, с.242-244.(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК МЕТАЛЛОВ ХРОМОВОГО РЯДА И ИХ ОКИСЛОВ, включающий испарение и Изобретение относится к технологии получения тонких пленок металлов и их окислов вакуумно-термическим испарением и может быть испол ьзовайо. в микроэлектронике, в частности при производстве маскированных фотошаблонных заготовок и тонкопленочных элементов интегральных схем.Цель изобретения - снижение плотности дефектов в конденсируемой пленке за счет уменьшения концентрации реактивных газов в зоне конденсации,Поставленная цель достигается тем, что в способе получения тонких пленок, включающем испарение и конденсацию паров испаряемого материала на подложку в , вакууме, испарение проводят в дискретно- ступенчатом режиме нагревания источника при равномерном повышении его температуры от комнатной до 1100-1500 С с последующим охлаждением до комнатной температуры, причем нагревание в каждой ступени осуществляют в течение 30 - 60 с,.а нсацию паров испаряемого материала ожку в вакууме, о т л и ч а ю щ и й с я о, с целью снижений плотности дефеконденсируемой пленке за счет уменьконцентрации реактивных газов в конденсации, испарение проводят в етно-ступенчатом режиме нагревания ика испарения при равномерном поии его температуры от комнатной до 1500 С с последующим охлаждением натной температуры, причем нагрев каждой ступени проводят в течение с, с интервалом нагревания в течение Ос конде на подл тем,чт тов вк шения зоне дискр источн вышен 1100- до ком .вание 30-60 60-30 интервал между ступенями нагрева держивают в течение 60 - 300 с,Испарение в дискретно-ступенчатом режиме нагревания источйика имеет следующие преимущества по сравнение с известным способом.При периодическом нагревании и охлаждении источника скорость испарения мало изменяется во времени, в то время как при постоянном нагревании источника скорость испарения уменьшается к концу процесса .напыления почти вдвое, Причина снижения скорости напыления во втором случае связана с тем, что при постоянном нагревании источника внутренняя поверхность рабочей камеры подвергается интенсивному воздействию лучистой энергии, в результате чего происходит постоянное выделение адсорбированных газов. Реактивные газы при высокой их концентрации в рабочем пространстве взаимодействуют с поверхностью нагретого металла, покрывая .его труднолетучими окислами, нитридами и карбидами и отравляя таким образом поверхность источника. Из исследования динами- тонно-ступенчатое повышение температуческих характеристик ра оче кр бочей камеры вид- ры на источнике инициирует образование но, что при постоянном на рс оянном нагревании мелких, но с большей плотностью зародыиспарителябезисточникафоновая концен- шей, что приводит к получению плотной трация реактивных газов повых зо по ышается и со мелкозернистой структуры пленок. Аналоответственно давление в камера е ие в камере падает а гичное явление наблюдается и при монотонФпри нагревании испарителя в тех же услови- . но-ступенчатом охлаждении источника в .ях с.источником давления в камере растет. конце процесса получения пленок. При этом Причина повышения давления во втором скорость выхода на постоянный режим в случае связана главным образом с зффек начале процесса, т.е. повышение температом интенсивного поглощения десорбиро- туры в каждой последующей ступени диск- ванных газов и паров нагретым источником ретного нагревания зависит от вида и образования труднолетучих химических испаряемого вещества и составляет 100- соединений. В то же время при периодиче С (соответственно для легколетучих и ском нагревании испарителя давление в ка труднолетучих веществ); Такая ее скоростьпрактически не изменяется, что охлаждениявыдерживаетсявконцепроцеской . указывает на отсутствие перегретых участ.- са получения пленок. При более высоко ков и слаб ю десорбцию реактивных газов, скорости выхода на режим увеличивается Посколь степень дегазации технологиче- концентрация испаряемого вещества и ре-.ской оснастки зависит от интенсивности ее 20 активных газов, в результате чего образует- прогревания,предложенныйспособисклю- ся рыхлая крупнозернистая структура чает возможность образования перегретых пленки, которая трудно залечивается после- участков, Иэ результатов измерения темпе- дующими слоями. Таким образом, предлоратуры поверхности подложки следует, что женный способ позволяет получать при постоянном воздействии лучистой 25 вакуумно-термическимиспарениеммалодеэнергиинаподложкивпроцессенапыления фектные структурносовершенные пленки, они нагреваются в 2 - 3 раза выше, чем при чего невозможно достигнуть при использопериодическом нагревании. Причем ниж- ванииизвестныхрежимов.ний предел продолжительности нагреванияисточника 30 с ограничен тепловой энер Пример 1.Получениехромированных гией испарителя с источником, в течение фотошаблонных заготовок, На.сферический .которой должно устанавлиеатъся парциаль- подложкодержатель загружают 50 стеклянное давление испаряемого вещества над ее ных пластин размером 70 х 70 мм рабочей поверхностью не менее 0,01 - 0,1 мм рт.ст. а стороной к испарителю, в который помещаверхний предел 60.с - ограничен возможно ют 1 г гранул металлического хрома. Рабостью перегрева технологической оснастки чую камеру герметизируют и вакуумируют рабочей камеры и повышения степени ее до остаточного давления 5 10 мм рт,ста дегазации, Интервал времени между ступе- затем дегазируют источник и технологиченями нагревания зависит от динамических скую оснастку в течение 30 мин при темпео.свойствиспарителя ивидаиспаряемогове ратуре на источнике 1300 С, После щества. Нижний предел интервала времени дегазации источника сначала его охлаждамежду ступенями нагревания 60 с ограни- ют до комнатной температуры, азатем начен также возможностью перегрева техно- чинают испарять в дискретно-ступенчатом логической оснастки, а верхний предел 300 режиме нагревания, при этом нагрееание в с - ограничен снижением производительно каждой ступени осуществляют в течение 45 сти вакуумно-термического оборудования с, а интервал между ступенями нагревания В указанных интервалах времени период:1- выдерживают в течение 90 с, Температуру ческого нагревания и охлаждения источни- источника в каждой последующей ступени каконцентрацияреактиеныхгазоееобъеме нагревания до выхода на постоянный рео окамеры имеетминимальное значение,аско. жим до 300 С) увеличивают на 140 С. В рость напыления - максимальное значение. указанном режиме испарения металличе. Другим преимуществом предложенно- ского хрома осуществляют напыление плегоспособаяеляетсято,чторавномерно-сту- нок в течение 30 мин, причем во время пенчатое повышение температуры на охлаждения источника температуру. в кажисточнике при дискретном режиме его на дой ступени уменьшают на те же 140 С, В грееания улучшает условия зарождения ирезультате использования данного режима дальнейший рост пленки. Поскольку струк- получают пленки толщиной 1000-110бА и с тура конденсируемой пленки наследует то . плотностью проколов менее 0,2 см при состояние поверхности, которое создалось выходе годных хромированных фотошабпри образовании и росте зародышей, Моно- лонных, заготовок более 65-70, Аналогич688009 Составитель Л.БеспаловаТехред М.Моргентал Корректор М.Керецман Редактор Л,Письман Заказ 1963 Тираж Подписное . ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-иэдательскей комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 ные пластины известными способами не получены.П р и м е р 2. Получение полупрозрачных фотошаблонных заготовок с железоокисным покрытием, На сферический подложкодержатель:загружают 50стеклянных пластин размером 70 х 70 мм рабочей стороной к испарителю, в который помещаютг порошка окиси железа, В остальном режим аналогичен примеру 1 эа исключением того, что источник нагревают до максимальной температуры 1200 С. Получаемые пленки имеют толщину 800-900 А, 5 плотность проколов менее 0,2 см при вы-.. ходе годных пластин с указанными параметрами в пределах 60-70, Аналогичные пластины известными способами также не получены.