СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ Российский патент 1998 года по МПК C30B29/62 C30B29/06 C30B25/02 

Описание патента на изобретение RU2117081C1

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов, предназначено для выращивания регулярных систем нитевидных кристаллов (НК) кремния методом газотранспортных химических реакций в проточной системе.

В настоящее время известны способы выращивания регулярных НК кремния. Например, известен способ, в котором инициирующая примесь наносится посредством напыления металла на поверхность кремниевой пластины через маску-трафарет [1] . Данный способ позволяет получать кристаллы диаметром 1 - 5 мкм, однако при этом существуют значительные трудности осуществления данного способа, если речь идет о кристаллах с малыми размерами (менее 5 мкм). Для того, чтобы из одной частицы металла получить одну каплю расплава, необходимо обеспечить соотношение толщина-диаметр для напыляемого островка не менее чем 0,02 - 0,05 (в зависимости от типа металла). Это значит, что для того, чтобы получить кристалл диаметром 1 мкм, отверстие в маске должно быть не более. 5 мкм, а осаждаемая пленка толщиной около 0,1 мкм.

Однако современная технология производства масок не позволяет получить систему идентичных отверстий диаметром меньше, чем толщина исходной металлической пленки.

Для получения регулярной системы НК с кристаллами диаметром более 5 мкм необходимо осаждать пленку толщиной 2 - 10 мкм. В этом случае сплошная пленка металла осаждается и в отверстия, и на маску. В процессе удаления маски пленка хаотически разрывается, образуя частицы металла разной величины и геометрии. Это приводит к тому, что из одной капли могут вырасти несколько кристаллов, не имеющих определенной ориентации, или имеющих разный диаметр.

Кроме того, реализация этого метода связана с использованием дорогостоящего оборудования, а также требуется большой расход драгметаллов в процессе нанесения пленки.

Наиболее близким к изобретению является способ выращивания регулярных систем НК, представленный в работе [2]. Отличие этого способа состоит в том, что металл инициирующей примеси наносится электрохимическим осаждением из раствора электролита.

Недостатком этого способа является неравномерность осаждения островков металла инициирующей примеси на поверхность ростовой пластины, так как электролиз идет на вскрытых от окисла участках кремния, который является катодом. Однако поверхность кремния в окнах неоднородна, имеет разнообразные центры кристаллизации и в процессе электролиза может окисляться. Все это сказывается на качестве и воспроизводимости гальванического покрытия. Неравномерность осаждения металла приводит к существенному разбросу геометрических размеров НК, функционально связанных с количеством металла в "окнах". Маскирование поверхности пластины слоем окисла требует подбора специальных режимов сплавления металла с подложкой в процессе выращивания НК, чтобы металл не подплавлялся под слоем SiO2.

Задача изобретения - повышение воспроизводимости геометрических размеров и упрощение технологии получения регулярных систем НК кремния.

Это достигается тем, что перед нанесением инициирующей примеси посредством электрохимического осаждения островков металла на кремниевую пластину напыляют слой металла толщиной не менее 400 , а маскирование поверхности пластины осуществляют фоторезистом, при этом отпадает необходимость применения операций нанесения и фотогравировки слоя SiO2.

Для выращивания регулярных НК на монокристаллическую поверхность пластины кремния напыляют тонкую пленку металла, выбираемого с учетом применимости его для выращивания нитевидных кристаллов. Затем на пленку наносят слой фоторезиста, в котором с помощью фотолитографии гравируют "окна" необходимого размера. В "окнах" электрохимически осаждают металл инициирующей примеси. Таким образом на пленочной основе, являющейся электродом, выращивают столбики металла с заданным отношением высоты к диаметру для формирования в каждом "окне" единственной капли при сплавлении. Затем подготовленную таким образом пластину помещают в кварцевый реактор, продуваемый водородом, и нагревают до температуры роста. В течение нескольких минут в атмосфере водорода проводится сплавление частиц металла с подложкой. Затем в газовую фазу подают питающий материал и производится выращивание кристаллов. Толщина металлического подслоя порядка 400 и более ангстрем определяется тем, что при этих толщинах пленку металла можно считать сплошной. При меньшей толщине пленка имеет сетчатую структуру.

Использование разработанного способа позволяет ближе подойти к решению проблемы разбаланса параметров и взаимозаменяемости датчиков различного функционального назначения на основе нитевидных кристаллов кремния. Реализация данного способа проста в технологическом исполнении. Все технологические операции базируются на соответствующих процессах, широко распространенных в микроэлектронике, и легко могут быть освоены в промышленном производстве изделий электронной техники.

Похожие патенты RU2117081C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ СИСТЕМ НАНОРАЗМЕРНЫХ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ 2007
  • Небольсин Валерий Александрович
  • Щетинин Анатолий Антонович
  • Дунаев Александр Игоревич
  • Завалишин Максим Алексеевич
RU2336224C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТЕВИДНЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ 2013
  • Небольсин Валерий Александрович
  • Долгачев Александр Александрович
  • Дунаев Александр Игоревич
  • Шмакова Светлана Сергеевна
RU2526066C1
Способ получения нитевидных нанокристаллов кремния 2016
  • Небольсин Валерий Александрович
  • Дунаев Александр Игоревич
  • Спиридонов Борис Анатольевич
  • Богданович Екатерина Витальевна
RU2648329C2
Способ формирования тонких упорядоченных полупроводниковых нитевидных нанокристаллов без участия стороннего катализатора на подложках кремния 2016
  • Резник Родион Романович
  • Сошников Илья Петрович
  • Цырлин Георгий Эрнстович
  • Афанасьев Дмитрий Евгеньевич
  • Котляр Константин Павлович
RU2712534C2
Способ выращивания нитевидных кристаллов кремния 2020
  • Свайкат Нада
RU2750732C1
Способ выращивания острийных нитевидных кристаллов кремния 2016
  • Небольсин Валерий Александрович
  • Дунаев Александр Игоревич
  • Татаренков Александр Федорович
  • Самофалова Алевтина Сергеевна
RU2653026C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА РОСТА НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВ 1996
  • Небольсин В.А.
  • Щетинин А.А.
  • Сушко Т.И.
  • Болдырев П.Ю.
RU2111293C1
Способ получения твердотельных регулярно расположенных нитевидных кристаллов 2017
  • Сахаров Владимир Евгеньевич
  • Белоногов Евгений Константинович
  • Омороков Дмитрий Борисович
RU2657094C1
Способ выращивания легированных нитевидных нанокристаллов кремния 2015
  • Небольсин Валерий Александрович
  • Дунаев Александр Игоревич
  • Воробьев Александр Юрьевич
  • Богданович Екатерина Витальевна
RU2617166C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЛИТОГРАФИЧЕСКИХ РИСУНКОВ С КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ СО СВЕРХРАЗВИТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ 2017
  • Аверин Игорь Александрович
  • Бобков Антон Алексеевич
  • Карманов Андрей Андреевич
  • Мошников Вячеслав Алексеевич
  • Пронин Игорь Александрович
  • Якушова Надежда Дмитриевна
RU2655651C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов, предназначено для получения нитевидных кристаллов (НК) с воспроизводимыми геометрическими параметрами. Сущность изобретения состоит в том, что на поверхность кремниевой пластины напыляется слой металла толщиной не менее 400 , после чего осуществляют маскирование поверхности пластины фоторезистором с последующим нанесением на нее инициирующей примеси посредством электрохимического осаждения островков металла из раствора электролита. Способ позволяет значительно уменьшить разброс параметров и обеспечить взаимозаменяемость датчиков на основе НК.

Формула изобретения RU 2 117 081 C1

Способ получения регулярных нитевидных кристаллов кремния, включающий маскирование поверхности кремниевой ростовой пластины с последующим нанесением на нее инициирующией примеси посредством электрохимического осаждения островков металла из раствора электролита, отличающийся тем, что предварительно на поверхность пластины напыляют слой металла толщиной не менее 400 а маскирование поверхности осуществляют фоторезистом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2117081C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Гиваргизов Е.И
Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара
- М.: Наука, 1977, с
Паровой котел с винтовым парообразователем 1921
  • Свистунов А.С.
SU304A1
Прибор для промывания газов 1922
  • Блаженнов И.В.
SU20A1
Выращивание регулярных систем нитевидных кристаллов кремния по механизму пар-жидкость-кристалл
Электрическое и механическое свойства металлов и полупроводников
- Воронеж, 1978, с
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок 1923
  • Лучинский Д.Д.
SU51A1

RU 2 117 081 C1

Авторы

Щетинин А.А.

Небольсин В.А.

Дунаев А.И.

Попова Е.Е.

Болдырев П.Ю.

Даты

1998-08-10Публикация

1996-05-30Подача