Способ получения составных пленокнеорганических соединений

Своз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ(51) М. Кл. С ЗО В 23/08 йеудеретввеве кемктет СССР ке делам кзебрвтенлй к еткрмтей(72) Авторы изобретения Иностранцыунтола н Йорма Антсо (Финляндия) м странная фирмаОй Лохья АБ"(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВНЫХ ПЛЕНОК НЕОСОЕДИНЕНИЙ ЧЕСК беспечивает полущине пленки стехнИзобретение 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, котороеосуществляют или прямым путем с использованием в качестве источника соответствующего соединения, или путем одновременного ис.парения различных составляющих химическихэлементов от различных источников,При испарении одного соединения основнымнедостатком является разложение последнегоиа компоненты, что затрудняет контроль застехиометрией получаемой пленки, котораяобычно имеет тенденцию изменяться в ходепроцесса испарения.При иапьшенни путем одновременного испарения различных компонентов, образованиехорошей стехиометрии подразумевает строгоерегулирование скоростей испарения компонен.тов нли выборочное обратное испарение легчеиспаряющегося компонента,В случае одновременного испарения комно.нентов также не обеспечивается соответствую.щнй контроль эа зародьпдеобразующими свой.ствамн н структурой кристаллов пленки,Известен метод эпитаксни нз молекулярного пучка, при котором используется монокристаллическая подложка, Выборочное обрат.ное испарение может оказаться достаточно эф.фективной мерой для обеспечения роста пленки в соответствии с кристаллической структурой подложки.Однако и этот метод не очення равномерной по толометрического состава,Цель изобретения - получение равномернойпо толщине пленки, улучшение контроля сте.хнометрин получаемого соединения и новы.шенне его химической стабильности.Поставленная цель достигается тем, чтоосаждение ведут путем поочередного контактас подложкой паров по крайней мере одногоэлемента прн таком парцнальном давлении,которое обеспечивает образование одного атомного слоя на подложке, и при температуреподложки, превышающей температуру источ 810085ников ипредотвращающей конденсацию наней элемента после образования атомногослоя этого элемента,Процесс напыления атомных слоев, напримерэлемента А и элемента В, причем элемент А обычно относится к одной из групп 1; И, 1или 1 Ч периодической системы, а элемент В -соответственно к одной из групп Ч 11, Чили Ч, происходит следующим образом,Наиболее типичные пленки - 1 - Ч 11, 1 - Чили И 1 - Ч групп или окислы. Элемент А вгазовой фазе реагирует с выращиваемойпо.. верхностью, поверхностные атомы которойпринадлежат к группе В, образуя один одиночный атомный слой благодаря сильной В - Асвязи, создаваемой на поверхности, в то время как все атомы элемента А, которыедополнительно ударяются о поверхность, будут немедленно возвращаться в газовую фазу, если связь А-А недостаточно сильна длятого, чтобы предотвратить обратное испарениеэлемента А. При взаимодействии с газовойфазой элемента А, выращиваемая пленка можетвырасти только на один атомный слой, дажеесли на поверхность падает число атомов,значительно превышающее количество, соответствующее одноатомному слою, Посче взаимодеитвв выращиваемой поверхности с газовой фазой элемента А, она начинает взаимодействовать с газовой фазой элемента В; приэтом атомы А в поверхностном слое пленкиснова вступают в сильную связь В - А с атомами В, непосредственно ударяющимися обнего, и теперь поверхность оказывается покрыта одиночным атомным слоем элемента В,причем связь В - В не может помешать элементу В вернуться в газовую фазу. Эти чередующиеся ступени реакции повторяются до техпор, пока не будет получена необходимаятолщина 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, которЬе представляют собой изолированные один от другого секторы и каждый из которых рассчитан на необходи.мое давление паров элементарных компонен.тов выращиваемой пленки. При вращении диска 3 подложки 2 попеременно оказы.ваются во взаимодействии с нарами элемента А в источнике 5 и В - в источнике б, вследствие чего происходит рост пленки, при условии обеспечения давления пара и температуры подложки 2. П р и м е р 1. Выращивание Еп 8 проводят с использованием устройства при следующих значениях параметров системы: скорость воащения 2 об/с; материал подложкигранулированное стекло; .температура подложки 320 С; суммарная бомбардировкаатомами Еп за одно взаимодействие междуповерхностью и парами Еп около 5 х 10 ат,/смсогласно измерениям с помощью специальногоО монитора на кристалле кварца, что соответ.ствует эффективному давлению паров пример.. но 10 мм рт,ст. и равновесной температуреоколо 290 С. Пля источника Зг равновеснаятемпература источника 100 С, что соответствует давлению паров порядка 10мм рт.ст.и суммарной бомбардировке молекулами Згприблизительно 5 х 10 мол/см .За десять минут этот процесс дает пленкутолщиной окло 0,27 рмПроцессы, длившиеся 20 и 30 мин, дают пленки толщиной соот.ветственно 0,54 р 4 м и 0,80 рм.П р и м е р 2. Выращивание слоев ЗпОгна подложках из гранулированного стекла проводят при следующих условиях: температура25подложки 300 С; общее количество атомовЗп за одно взаимодействие с источником Зпоколо О,бх 10 ат/см; источник кислородаплазменного типа с общим давлением 10 -100 мкм рт.ст. и плазменным током 40 мА.Суммарная бомбардировка ионами Ог равна7.10" ион/смг во время взаимодействияс плазменным источником. При скорости вращения 1 об/с процесс дает рост пленки ЗпОг600 А за 25 мин, т.е, средняя величина прнроста составляет 0,4 А за один оборот.П р и м е р 3. Выращивание слоев СаРна подложках иэ гранулированного стеклапроводят при следующих условиях: температура подложки -300 С; общее количествоатомов Са при взаимодействии с источником40 Са 10 ат./смг; общее количествомолекулР(вероятнее всего Р 4) бомбардирующих поверхности при взаимодействии с фосфорнойпечью составляет приблизительно 5 10 ат/смг,За 25 мин выращивают пленку толщиной450,25 рм при скорости вращения 1 об/.Средняя скорость роста составляет 1,7 А эакаждый цикл,Предлагаемый способ обеспечивает самоуравновешивающийся рост пленок, теоретическая скорость роста не может превышаться,но приближение к ней происходит асимпто.мически с ростом времени (или давления)взаимодействия на каждой ступени реакции.Полученные пленки 2 п 8 подвергаются вы.55 борочному травлению с использованием травителя, содержащего 60 ч, НзР 0,5 ч,НМО и одну часть НР при комнатной тем.пературе. Скорость травления от 10 до5 8 150 мм/с в направлении поверхности для пленок Епб толщиной 0,1 - 0,7 у 4 м в то время как в направлении, перпендикулярном плос. кости поверхности, не удалось обнаружить никакого эффекта травления. Травление йленок ЗпОт, полученных методом ЭАС, оказа. лось возможным только электрохимическимн методами,Способ получения составных пленок неорга, нических соединений путем осаждения на подложку паров входящих в соединение элеменА-А оставитель В, Безбородова хред М. ГолинкаКо.Гр Редактор Е Подписное аказ 489/85 ПИ Государственного комиета СССР делам изобретений н открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 ВНИИпо тная, 4 ит", г. Ужг лиал ПП Формула изобретения 10085 бтов, получаемых при нагреве элементов в раздельных источниках, о т л и ч а ю щ и Й.с я тем, что, с целью получения равномерной по толщине пленки, улучшения контроля стехиометрии получаемого соединения и повыше.ния его химической стабильности, осаждение ведут путем поочередного контакта с подлож.кой паров по крайней мере одного элемента, при парциальном давлении, обеспечивающем образование одного атомного слоя иа подлож- .ке, и при температуре подложки, превыша юшей температуру источников и предотвращающей конденсацию на ней элемента пос.ле образования атомного слоя этого эле.мента.