Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 132
Текст из файла (страница 132)
Ркс. 1а. Зависимость скеркстк оскмкеивк ет темкературм раствора лрк хкмкческем кесстаковлеикк клеккк ккксль — кобальт кк стекле. ристики процесса химического восстановления при нанесении покрытий по. казаны на рис. 12 и 13, на примере осаждения пленки никель — кобальт иа стеклянную подложку (27, Щ. В процессе роста пленки ее структура имеет характер ячеистого, остроикового конгломерата. Не рис.
14 показаны характерные стадии росте пленки 1291, Степень кристалличности зависит от типа материала и от температуры ванны: осаждение при комнатной температуре может привести к тому, что пленка будет аморфной (например пленка никеля, если в структуре имеются включения фосфора). 473 4. Химические реакции восстановления ьц лсгп ч ц еаю гстб и гусг Оч хк ГРР и М дт л р гп ль Гл. 5. Осаждение тонких пленен химическими нетбдамн Рнс.
Щ. Пщдедоевтельные стеднн ростн пленка никель — еобвльт не слюде а — толщине з йг б — толщвнв !е йе в — толщина гое й ° Рнц ж. днфрвкцнонна» електроногрвмне образце пленки ннксль — кобальт, освж-' денцрй нв стеклянной подложке [ЮП а — температура освждення бо' бл б — течпсрвтурв осаждения 200' с. Вкдны днфрек. цнонные «ольцв, характерные дл» опрсде.текного типа кркстеллнческой структуры. Однако при нагревании в процессе роста пленки начинается процесс кри. сталлизацин. г1а рис. (о показаны характерные структурные превращения в пленке при температурах 60' и 200'С.
6. ОСАЖДЕНИЕ ИЗ ПАРОВОЙ ФАЗЫ (1Π— 12,30( Осаждений пленки на поверхность из произвольного материала за счет кнмических реакций, происхоляьцнх в газовой фазе в прицоверхиостной области, известно как осаждеиие нз паровой фазы илн. пвроосаждеине. Б. Осажденне пз пабюпвй фазы Обычно.поверхность является более нагретым телом, чем окружающрл пространство; это обеспечивает возможность протекания гетерогенных реакций на поверхности.
С другой стороны, в газовой фазе могут протекать н гоыогенныс реакции. Иногда псяольэуются н другие способы активизации химических процессов, в там числе тлеющий разряд или ультрафиолетовое облучение. Подробное изложение существа метода можно найти з уже цитированных источниках и в обзоре Пауэлла по металлам и окислам (31(. Различают четыре основных типа реакции.
А. Диспропорциоиироваиие В общем виде такая реакция описывается следующим уравнением А+ АВс е~ 2АВ, рис. щ. Сземс зим«их«ого устройства дзи ироиедеиии ироиесси осизщеиии из паров способом дисироиорииоиирозеиии. Се 1з йе )с+бе. 420 где А и В суть два элемента. Более высокое валентиое состояние является более стабильным при пониженных температурах, так что если нагретмй газ АВ проходит через охлажденный район, может начаться осаждеине металла А. Подобный метод часто используется при получении германия и кремняв. В ходе реакции обеспечинаетси «транспортировка» германия или кремПия из высокотемпературной зоны источника к низкотемпературной зоне Подложки (так называемая «транспортная» реакция), в потоке паров гаво- гена пли его соединения. Прп получении кремнии лучше всего использоватв по- дуызтс слялсл«рлляи1 лроь дид.
с(ля образования 'достаточного ко. лнчества перов иодида в высокотемпе- Лгбгллерля лг м ратуриой зоне необходимо поддержи. вать температуру около 1000' С. Темпе- пцры иоул ратура подложки может быть достаточяо нязкой, однако не ниже определенного уровня прн нотором обеспечивается надежное осаждение пленки крен- урзргксмсгбвм срзлга» согда ' урзргксмсг,ам аврал лаеребсг ' ния.
Так прн получении эпитаксиально- ОалВ'р 2зГГ'0 го слоя на монокристалле кремния не- Б1 ГГРГР'б аУсу'0 обходимо поддерживать температуру полложки иа уровне не менее 950'С. Нэ рис. 16 изображена типичная схема устройства для осажденив пленок подобным способом, представляющего собой замкнутую трубу. В отличие от описанной выше замкнутой системы можно использовать системы с непрерывным потоком (с открытой трубой).
В таких системах транспортная реакция осущестиляется путем использования паров иода (обычно в смеси с водородом), непрерывно пропускаемых череа источиин в направлении подложки. Скорость роста может быть достаточно высокой — германий ыожно осаждать со скоростью до ФОО й/с в системе с непрерывным потоком, по реакции: Гл. 5. Осаждение тонких пленок химическими методамн В. Полимеризация [!2! Хь "б б +б +гб Твмгшатура подлз мми Рмс. 17. Эааасммооть сморостм оса маоамм омоном от температуры моя ломам мрм ульчрофмоаотоаоа аозм моэмаакмм.амроаемма.
В. Восстановление, окисление, нитрирнвание Обычно под этим подразумевается использование галогенидов требуемых металлов ллн окяслоэ металлов, так как галогенным соединениям свойственно высоное давление паров, а остаточные газообразные продукты реакции легко удаляются из реакционного объема. Возможно протекание двух типов реакций, а именно 2АХ вЂ” 'ь АаО+2НХ н 2АХ вЂ” 'ь 2А+2НХ. 476 Как органические, так и неорганические полимеры могут получаться из паров мопомеров под воздействием электронного луча, ультрафиолетового облучения или тлеющего разряда. Подобными методами можно изготавливать изолирующие пленки с требуемыми свойствами, см.
также гл. 6 ч работу [)2). Электроннолучевую обработку можно использовать для полимеризации многих материалов, в том числе таких, как стирал, бутадиен, днвинилбензол и т. д, Изготовление изолирующих пленок с помощью электроннолучевых методов стало возможным после длительного исследования процесса образования загрязняющих покрытий из паров вакуумных масеч в электронных микроскопах, причиной которых, как было установлено, чь В являлась полимеризация электронным лучом В работах[(2, 32[ описана аппаратуыб ра для изготовления полимерных пленок из паров зпаксидных смол. Техника экс4о понирования с помощью ультрафиолето- вого облучения хорошо известна по фа:з толитографни.
В этом процессе относи- тельно толстый слой фоточувствительном го материала наносится на всю поверхность и затем облучается через фотошаблон. Облученные участки полимеризуются и становятся нечувствительными к растворителям, с помощью которых удаляются необлученные участки. Аналогичная методика мажет быть использовайа и для получения изолирующих пленок. Так например, Уайт [33), подвергая облучению металлы в парах бутадиена, по. лучал на нх поверхности тонкие диэлектрические покрытия.
Можно исполь. зонать и другие соединения, такие, как метилметакрилат, акролеин, диан. нилбенэол. Скорость роста можно выразить как функцию температуры пад. лоагки. Эта зависимость (для случая применения акролеина) приводится в [(2), где также описывается соответствующее оборудование (рис. (7). В литературе часто встречаются описания способа выращивания пленок в тлеющем разряде при введении мономера в разрядную камеру. Брэдли н Хэммис [34) прниодят 40 наименований мономерав, с которыми были проведены подобные эксперименты.
Иногда используется высокочастотное возбуждение, что позволяет получить изолирующие пленки из стирала и некоторых других материалов, с относительно высокой скоростью осаждения [до 1200 А/мин). (Аппаратура для проведения процесса описана в [, 33)). б. Осаждение из паровой фазы С помощью такого метода можно осаждать металлы, полупроводники и окислы, причем сущность метода заключается в пропускании над поверхностью нагретой подложки либо водорода, либо водяного пара (часуо в смеси с аргоном).
г(тобы обеспечить хорошее перемешивание и равномерность температуры в рабочей зоне реактора, иногда применяется так называемый «сжиженный» слой. На рис. 18 изображен схематический разрез подобной системы, предназначенной для выращивания пленки А1тОа на металлической подло»хне, причем в качестве «сжиженного» слоя в реакторе Густ (7цу -тугу и, нс, !З. Схема устройства для осаждеие пленок АИО, с невель»евонном «сжиженного слои.
Исходиый материал — А!С)т. Рис. гй. частицы карбида кремния, покрытые пленкей А!го в установке для осагкдения с иснользоеавнем «сжиженнеге» слоя. Черный фон на фотографии сгютветствует склеиаающену компаунду, ксцольаоваггному в процессе приготовления жлифа. используются частицы карбида кремния. Как и следует ожидать, частицы будут также покрываться пленкой, что проиллюстрировано на рис.
19, Этот тип реакции широко применяется при получении кремния и геомания. При получении кремния можно использовать либо трихлорсилан (ЙНС!е), ллбо тетрахлорид кремния (81С1«). В обоих случаях достигается высокая скорость'роста (200 А/с при 1100'С). Кинетика роста подробно освещена а отдельных работах 1101.
Аналогичным способом можно получать нитрнды, но прн этом используется атмосфера паров аммония, по следующей Реакции: Б!Не+ ХНв+ Нй е $!з Ме [12) 4У7 (эффект нитрирования можно получать и другим способом, используя тлеющий разряд в смеси перечисленных газов (М]). Гл. 5. Осаждеаае тонких пленок химическими методами .2", . З)зенлеНСЕННЕ Разложение может быть выражено с помощью простой реакции.
АВ А+В, которую можно стимулировать нагревом (тогда реакция называется пира. «итнческой) или тлеющим разрядом. Пнролвтичесиие реакции широко при. меняются для получения кремния (нз силана В(Н<), никеля [нэ карбонила аикеля М((СО)<) и бифз (с помощью разложения кремнийсодержащих органических эфиров). Кривые скорости роста для кремния н двуокиси йра З Яуз Рмс. 21. Зависивюсть скорости роста илейки авуокиса кронина от темиературы паилежкн при паралитическом разложении тстравтоксиснлана. утж.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
