Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 2 (3-е изд., 1987) (1152096), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Тан, при окислении тантала, ниобия, гафния и циркония можно применять, кроме галогеноаодородньгх, водные растворы любых неорганических кислот н их солей. При окислении титана наилучшие результаты дают растворы лимонной кислоты или фосфата натрия з этнленглнколе. Иногда для окисления этих металлов применяют расплавы солей, обычно эвтектику нитратов натрия н калия. Эффективность окисления в этом случае оказывается значительно ниже 100 Тз, но скорость роста АОП возрастает за счет высокой температуры электролита. Для получения на алюминии бесгорнстых АОП с высокими электрическими характеристиками его окисляют в водных растворах борной кислоты и пентабората натрия или аммония (б<рН<7).
Иногда в качестве растворителя применяют этиленгликоль. При окислении алюминия в растворах серной нли щавелевой кислоты получаются толстые (до 1 мхм) пористые пленки с низкими электрическими харантернстинами. А-3. Оинсление в газаразрядной плазме. Окисление в кислородной газоразрядной плазме можно вести в тлеющем разряде постоянного тока, в высокочастотном (ВЧ) или сверхвысокачастотном (СВЧ) разряде и в дуге низкого давления.
Во всех случаях источником кислорода являются однозарядные атомарные ионы кислорода и атомарный кислород. Следует различать два метода окисления: прв анодной поляризации окисляемого металла— анодирование и без поляризации — окгидирование.
При анодировании в тлеющем разряде наиболее распространенной является установка, в которой разрядные электролы располагаются параллельно. Образец помещается так„ чтобы его плоскость была параллельна оси разряда в области наибольшей концентрации ионов и находилась под положительным по отношению к плазме потенциалом. Существенное преимущество анодирования н плазме тлеющего разряда — простота оборудования, возможность использования серийных вакуумных установок н хорошая совместимость с другими процессами вакуумной технологии. К недостаткам метода относятся малая скорость образования пленки (0,01 — 0,05 нм/с) н загрязнение ее поверхности продуатамн рас- Электро ~золлц>>онные неорганические пленки пыленкя электродов.
Чтобы избежать этага. для электродов необходкмо применять металлы, облака>ощнс низкой скоростью распыления (А1, >45 Та, %, нержаве>ощая сталь). Плазменвое оксндирование в плазме тлеющего разряда позволяет получать пленка только чрезвычайно низкой толщины (до 30 нм) при весьма малой скорости образования. Последнее время к таким пленкам появляется заметный интерес в связи с развитием крио- и оптоэлектроники.
Окисление в плазме ВЧ (в мегагерцах) и СВЧ (в гигагерцах) разрядов позволяет устранить загрязнение материалам электродов, так как они вынесены за пределы вакуумной камеры. Степень ионизацни н температура плазмы в ВЧ- и СВЧ-разрядах значительно выше, чем в тлеющем разряде, н соответственно выше скорость окисления, что позволяет получать пленки большей толщины. Прн аноднрованни скорость образования пленки около 0,05 — 0,2 нм, и могут быть получены пленки толщиной до 500 нм.
Оксндирование в плазме ВЧ- и СВЧ-разрядов протекает приблизительно с такой же скоростью, как и анодирование„ и толщина пленок достигает нескольких сотен нанометров. К недостаткам высокочастотных методов следует отнести низкий КПД генераторов и малую совместнмасть с другими процессами интегральной технологии. А-4, Другие методы химической обработки. Ннтрццные пленки можно получить непосредственным нагреванием металла или полупроводннка в атмосфере азота нли аммиаха. Таким же способом получают фторидные пленки, например А1Г» Пленки нитридов, обладавшие хорошими диэлектрическими свойствами, например ингрид бора (ВЫ), можно получить а результате ступенчатого химического процесса> металл абрабатывшот трихлоридом бора ВС1» прн 1200 †15 К.
Прн этом на поверхности металла образуется слой его борнда. После этого поверхность при той >ке температуре обрабатывается парйми трнхлорборазила и на ней образуется ннтрид бора. Фосфзтные пленки получаются прк обработке металла смесью растворов фосфорной и азотной кислот. Фосфатирование чаще всего применяют для изоляции листовой электротехнической стали. Б-1.
Получение пленок осаждением из газовой фазы. При осаждении из газовой (паровой) фазы пленки образуются в результате химических реакций, протекающих непосредственно на подложке, или же в приповерхностном слое, причем сам материал подложки в химические реакции не вступает. Осаждение обычно производится при пониженном давлении, которое в зависимости ат режима может быль в интервале 0,01 †1 Па. Активация химических реакций может осуществляться нагревом, тлеющим или ВЧ-разрядом, светам, электронной бомбардировкой и др. Оксиды металлов чаще всего получают пиролитическим рааложелием органических соединений типа алкоголятов или этилатов. Примером может служить реакция получения пленки пентокснда тантала пиролизом пентаэтилата тантала в кислородной атмосфере при давлении 10 — 20 Па, температуре испарятеля 400 К н температуре подложки 500 — 800 К: Та (ОСлН,)з = ТалОа+ СОз+ НзО.
Скорости осаждения не превышиот деся. тых долей наиометра в секунду при максимальной толщине пленки 300 — 400 нм. Таким х<е способом махаю получать пленки смешанных оксидов, используя смеси органических соединений металлов, например пентаэтилатз тантала н тризтилалюминия.
При совместном пирализе получается смесь оксидов Та,О, и А1,0». Такой смешанный оксид имеет пони. женную диэлектрическую проницаемость (5( с.в,(27), но зато и пониженный 105 и мень. ший ТКе, не>нели чистые оксиды. Смешивал пары тетраэтоксисилана 5!(0>С»Ы») и тризтилалюминия илн триизопропилбората, легко полу шть пленки алюмоборосиликатвых стекол. Прн осаждении из газовой фазы в зависимости от режима осаждения могут быть получены пленки как в аморфном, так и кристаллическом состолвин.
В большинстве случаев для газофазного осаждения не требуется вакуумное оборудование, что является большим достоинствам метода. Другим достоинством можно считать сравнительно большую скорость осажденнл пленок (десятые доли нанометра в секунду) л возможность получения большик толшин — до 400 †5 им. При осаждении тугоплавких материалов не требуются высокие температуры.
К недостаткам метода следует отнести загрязнение пленок продуктами реакции и возможность се коррозии газзмн, выделяющимнсл пря пиролязе. В литературе описаны способы получения пленок пиролизом жидкостей, но практического применения этн методы пока ие получили. Б-2. Испарение. Испарение можно рассматривать как разновидность осаждения нз газовой фазы, когда газовая и образующаяся на подложке твердан фазы имеют одинаковый состав, т.
е. образование пленки происходат без химической реакции. Испарение вещества в высоком вакууме может происходить при вагреванни в резистивном испарителе или же при электронной бомбардировке. Для получения многокомпонентных плевок используетсл так называемый метод авэрывного» испарения, когда испаряемое вещество подается мелкими частицами на раскаленный испаритель я почти мгновенна переходит в газообразное состояние.
Если подаются частицы различных веществ, то прн конденсации образуются многокампоиентные плении. Возможно осаждение многокомпонентных пленок и непосредствеи>ым взрывным испарением того же многокомпонентного вещества. Разновидностью взрывного испарения является испарение под действием мощного импульсного лазерного излучения. Взрывным испарением можно наносить пленки титанатов (ВаТ10» РЬТ104), стеклообразных веществ, монооксида кремния ЯО и др. Пленки ЯО получаются при термическом испарении двуокиси кремния в высоком (лучше 10 — 4 Па) вакууме, но при испарении могут получиться пленки конгломерата оксидов ЯО, Я,О», ЯО» Испарением возможно нанесение кристаллических пленок щелочно-галогенидных соединений Ь)Р, Мйр» и др. Скорости нанесения пленок испарением достигают 10х- 104 нм/с.
Б-3. Распыление ионной бомбардировкой. При таком распылении поверхность расшлляе. 5 24.3 Свойства неорганических пленок мого вещества подвергается бомбардировке ионами, энергпя которых достаточна для того, чтобы выбить с поверхностн мна>енн се атомы. При этом в основном образуются нентральныс атомы н лишь приблизительно 1 >В частиц несет электрический заряд. Пленки получаются прн осаждении распыленных частиц на подло>кку.
Для генерации ионов используют тлс>аший разряд (катодное распыление), ионизацню газа электронами, испускаемыми термоэлектронным катодом (катодно-плазменное распыление), высокочастотный разряд (В'1- распыление). Прн нанесении распмленисм ионной бомбардировкой возмонгна точная регулировка толщины плевок путем вариации значения разрядного тока и времеви распыления. При катодном распылении тлыошнй разряд создается в среде инертного газа юш смеси газов прн невысоком вакууме (1— 10 Па), Применение термоэлектронного катода позволяет понизить давление до 10-'--10-з Па. Для получения электроизаляцианных пленок оксидов и ннтрндов применяется реактивное распыление, цри котором газораарядпая плазма создается в смеси инертного газа с активными кислородом или азотом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
