Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 24
Текст из файла (страница 24)
При испарении из Тапочки при 500 — 600'С наблюдается фракциоиирование и осаждение пленки с переменным стехиометрическим составом 166) Из Та. Мо или Сп-печки при 550 — 800'С [15Ц Из % или Сп-печки при 500 — 740' С 151] При 703 — 770'С [15Ц.Иэ Мо-испарителя, и" (790' С) =10-т мм рт. ст. [153) Из Р1-печи при 950— 1230' С [15Ц.
Из Мо-испарнтеля [153). Очень малая диссоциацнв на злементы Из Та.печи при 980— 1400' С [15Ц. Из Мо-испарителя [153] Возможно непосредственное испарение [153] Гл. 1. Вакуумное испареине 2) Испарение с диссоциацией; хальиогеииды. Лля бинериых соедвиений часто наблюдается испарение с диссоциацией, соответствующее следующей формуле А В (твердаа фаза) = А (газообразная фаза) + 1/2 Вз (газообразнпр Фаза).
(63) Если известна теплота испарения атомов А и В, а также теплота диссоциация молекул АВ, то возможно определить термическую стабиль ность молекул соединения и предсказать состав паров вещества [170). Хорошо известным примером полкой диссоциации могут служить Аы — Вп! соедииепиа. Соморджаи исследовал свободное испарение С63 и Сдбе в диапазоне температур от 600 до 900' С [171). Ои пришел к заклю. чеиию, что кинетика процесса включает диффузию поверхностных атомов А и В с последующей рекомбивацией атоыов В и образованием молекул ВЗ до перехода з газообразную фазу.
В соответствии с законом действующих масс при достижении равиовесия произведеиие двух парцнальпых давлений должно быть равно постоянной, зависящей от температуры лл р4з-/( (Т), 13 Кр (Т) = — ЬчО (Т)/4,575 Т, Полное давлеиие над соединением АВ, р! рл+ рл может меняться в соответствии с отиошением пзрцизльных давлений. Предполагаетси, что минимальная величина давления должна наблюдаться при стехиомеж ряческом составе паров, когда рл = 1/2 рл. В этом случае полков рая* иовеспое давление можно представить в виде 13 10.Л, = — — — +133- — 132, 2 Дзб(Т) 2 3 4,575 Т 3 где р' измеряется в Па.
Из сравнения скоростей свободного испарения с давлениями паров прн равновесных условиях Соморджаи определил коэффициенты аз, величины которых заключены в пределы между 0,01 и О,) (!7Ц. Из величин коэффициентов кожно заключить, что один из процессов, предшествующих испарению Сд и Зз или без, ограничен эиергией активе ции. По этой причиие температура испарителей, измеренная во время ис. парения Ап — В~~ соединений, бывает несколько выше, чем ожидаемая из данных по равновесному давлеиию паров (см. табл. 10). Одинаковая летучесть обеих составляющих соедииеиия является необ.
ходимым, ио ие достаточным условием осаждения плеиои стехиометрического состава. При этом обе составляющие А и Вз должны вначале адсорбироваться па подложке в необходимом соотношении и затем соедвнитъси для образования соединевия АВ. различие з коэффицкевтах прилипаикк может привести к тому, что-плеики будут содержать либо недостаточное количество неметаллической составляющай, 'либо избыточное количество металла в качестве второй фазы. Неоднородность пленок может также яв.
ляться результатом неполной рекомбииации. Присутствие второй фазы в А'! — Вьч соедииениях может быть обнаружено прв измеревиях оптического пропускаиия пленок. Чистые соедииеиия имеют резкую границу крап поглощения при длинах вола, соответствующих ширине запрещеииой 6, Испарение соединений, сплавов и смесей воны полупроводника.
Например, пленки СИТе, осажденные при «омнатной температуре, имеют край поглощения, который вследствие прйсутствия свободного Те сдвинут в сторону больших длин волн по сравнению с чвс. тыми пленками, полученными при температурах от 150 до 250' С[76). Болы шое влияние температуры подложки на состав пленок наблюдалось и для других Ап — В~~ соединений.
Так, например, пленхи С63, осажденные прн 150" С, были прозрачными и желтыми, тогда как пленки, осажденные прн комнатной температуре, имели черный цвет, по-видимому, вследствие избытка Сд [167). Другие Ац — Вш соединения исследованы в меньшей степени ,однако следует ожидать, что онн будут вести себя аналогичным образом т. е. их можно непосредственно испарять из одного испарителз при тем пературах ниже 1000' С. Для обеспечения необходимого состава пленок температура подложки для них таиже явлиется важным параметром. Халькогениды двухвалентных элементов 1Ч вЂ” группы также летучи, но отличаются степенью диссоциации. Такие соединения, как 5!5, Ое5, ЗпЯ и РЬ5 испаряются главным образом в виде молекул [151). Термодинамическая стабильность сульфидов уменьшается ат 51 к РЬ.
По этой причине вероятность реакций с материалом подложки должна возрастать. В этом отношении кварцевые тигли более предпочтительны, чем металлические лодочки [165). Аналогичные рассуждения справедливы для селенндов и теллуридов элементов 1Ч вЂ” группы [172). Халькогениды элементов Ч вЂ” группы имеют меньший практический интерес, и их поведение прн испарении описано в табл.
!О на примере 5Ьз8ез. Для этого класса соединений типичным является фракционирование вследствие различия в летучести составляющих н осаждение слоистых пленок с переменным составом. 3) Испарение с дмссоцяацней! окислы. Для испарения большинства окислов требуются температуры, превышающие 1500' С. Бинарные окислы Ве, Мй, Са, Зг, Ва и Ы( испаряются преимущественно с диссоцнацией в соответствии с уравнением (63). Как указано в табл. 10, пары этих веществ содержат моленулы двойных окислов, атомы кислорода и молекулы низ.
ших окислов. Тенденцив к образованию низших окислов усиливается при переходе к металлам Н! — группы, примером которых служат А! или!п, н наиболее выражена в 1Ч вЂ” группе, элементы которой способны образо. вывзть относительно стабильные и летучие бинарные окислы АВз (твердая фаза) АВ (газообразаая фаза! + 1/2 Бт [газообразная фаза).
Вследствие того, что для испарения требуются высокие температуры, кннетика испарения окислов исследована недостаточно полно. В работе [35, стр. 139) был приведен коэффициент испарения аа = 2 ° !О-г толь ко для А! Оз. Вообще согласованное испарение более вероятно для бивар ных окислов, чем для полуторных и двойных. Это является следствием то. го факта, что высшие окислы теряют кислород при температурах, слишком малых для заметной летучести результирующих низших окислов. Вследст. вне этого ваблюдаетсп недостаток кислорода и изменение цвета осажден. вых пленок. Другой трудностью при испарении окислов является нх взаи.
модействие с материалом испарителя. Вольфрам и молибден являются не. стабильными, поскольку они соединяются с разложеиныи кислородом и изменяют таяим образом стехиометрический состав испаряемого вещества. Более того, продукты реакции сами являются летучими либо а виде МоОз н !ЧОз, либо молнбдатов н вольфраматов, которые внедряются 4 заз.
932 Гл. 1. Вакуумное испарение н пленив. Тантал также образует летучие низкие окислы. Так, например, в контакте с ЕгОз образуются ЕгОз (твердая фаза) + Та = ЕгО (газообразяая фаза) + ТаО (газообразная фаза). [! 59). Многие оиислы металлов восстанавливаются при нагревании в графитовых лодочках.
Испарение из платиновых испарителей сводит к минимуму вероятность вторичных реакций, которые возможны лишь с некоторыми из наиболее летучих окислов, таких как ВаО. Менее стабильные окислы, такие как 1пзОз, дают пленки с небольшим дефицитом кислорода, даже при испарении из платины. Следует пользоваться тиглями из тугоплавкнх окислов, но при этом необходимо всегда учитывать возможность химической реакции с весьма активными окислами щелочно-земельных металлов или возможность испарения материала тиглей при требуемых высоких температурах. Наилучшим методом испарения тугоплавких окислов является нагрев электронным лучом. При этом Рсйчелт и Мюллер [152] во избежание загрязнений от подставки фокусировали луч на малой части относительно большого кристалла испаряемого вещества.
Вследствие плохой геплопроводности окислов в фокальной точке луча развивались температуры, которые на 200 — 400' С превышали температуры, соответствующие равновесному давлению!О-з мм рт. ст, При этих условиях могут непосредственно испаряться М50, ВеО, А1з0„5!Оз и ТЬОз. Однако онислы Т1, Ег, 5)Ь, Та и Сг испаряютсд с разложением, на что указывает измеяепие окраски испаряемого кристалла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
