Способ изготовления пленочных структур Советский патент 1986 года по МПК H01L21/385 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и используется в системах записи и отображения оптической информации, фотолитографии и т.п. Известен способ изготовленияпле ночной структуры для инжекции водорода в оксиды переходных металлов, состоящий из нанесения слоя триоксида вольфрама (WOj) на подложку при помощи технологических режимов обеспечивающих получение очень рыхлых пленок, обладающих наиболее развитой поверхностью. Скорость нанесения пленочных слоев при данном способе изготовления составляет 100-200 А/с при температурах подложки 20С при получении аморфных слоев и 400°С - при получении поликристаллических слоев. Инжекция водорода в структуру, полученную данным способом (в Триок сид вольфрама) осуществляется под действием света в результате фотокаталитического разложения молекул водородсодержащих соединений предварительно адсорбированных на поверхности WOj. Однако, существенным недостатком данного способа изготовления является невозможность получения структ тур, содержащих слои других оксидов переходных металлов, например слои оксидов, обладающих малой удельной поверхностью (монокристаплические или поликристаллические с достаточно большим размером кристаллита) или слои низших оксидов переходных металлов, или слои оксидов, поверх ность которых загрязнена нежелател ными адсорбатами, наприме р молеку,лами воды, в которые инжекци водо рода происходила бы-под действием света. Наиболее близким техническим решением является способ изгдтовле ния пленочных структурпутем нанес ния на подложку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя. Недостатком данного способа изготовления является невозможность создания пленочной структуры с помощью которой иНжекция водорода в слой оксида переходного металла происходила бы под действием света. 52 Цель изобретения - расширение диапазона используемых оксидов переходных металлов для инжекции водорода под действием света. Цель достигается тем, что в способе изготовления пленочных структур путем нанесения на подложку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя, дополнительный слой наносят в виде аморфного слоя триоксида вольфрама при температуре подложки со слоем оксида переходного металла равной , при скорости нанесения 20-50 А/с, в течение 3-7 мин, а термообработку производят на воздухе при 100-150 с в течение 5-15 мин. Нанесение слоя WO проводят при температуре подложки со слоем оксида переходного металла равной 5090 С. Ниже этого интервала температур наблюдается плохая адгезия слоя WOj к слою оксида переходного металла. При температуре подложки, превьш1ающей , слой WO получается сильно восстановленным. Это приводит к возникновению больших напряжений в слое WO,, в результате чего перетекания водорода из силь ° напряженного слоя WO- в слой оксида переходного металла не происходит. Скорость нанесения слоя WOj составляет 20-50 Х/с. При скоростях нанесения меньших 20 А/с в слой триоксида вольфрама захватывается большое количество примесей из остаточной атмосферы технологического ., вакуума, что приводит к уменьшению коэффициента диффузии водорода в слое WOj и снижению эффективности его перетекания. При коростях нанесения больших 50 А/с атмосферные WOj получаются сильно капряженньо4И, что также приводит к уменьшению коэффициента диффузии водорода в УОд и снижению эффективности перетекания. Время нанесения дополнительного слоя WOj при скорости нанесения 20-50 А/с составляет 3-7 мин. При меньших временах нанесения слои WOj подучаются тонкш и $ 0,1 мкм, обладающими островковой структурой, что не позволяет производить перетекание водорода из слоя WO в слой другого оксида. При времени нанесения более 7 мин Слои WO,

3

получаются толстыми, и, как следствие этого, сильно напряженнйми, что приводит к уменьшению диффузии водорода в WOj, а иногда даже к отслаиванию слоя WOj от слоя оксида переходного металла.

Термообработка пленочной структуры проводится на воздухе при 10.0-150°С в течение 5-15 мин. Основной целью термообработки является снятие механических напряжений, возникающих в процессе нанесения слоя WO, в неравновесных условиях. Кроме того, отжиг приводит к увеличению степени структурной упорядоченности слоя WOj, и, как следствие этого, к увеличению коэффициента диффузии электронов, что также, увеличивает эффективность перетекания. Отжиг напряжений при температуре меньшей неэффективен, а отжиг при температуре выше 150°С приводит к заметному укрупнению микрокристаллов в аморфном слое, что затрудняет инжекцию водорода в аморфный слой WO во время фотокаталитического процесса вследствие уменьшения удельно поверхности слоя WOj. Время отжига меньше 5 мин при данных температурах малоэффективно для снятия механических напряжений в слое WOj , в то время как отжиг длительностью более 15 мин также приводит к рекристаллизации слоев И уменьшению эффективности фотокаталитического процесса.

Пример 1. Оксид переходного металла - VO (кристаллический). Температура подложки 50-90 С, ско-

23524

рость нанесения 20-50 Х/с, вреМя нанесения 3-7 мин, температура термообработки 100-150 С, время 5-15 мин.

Для инжёкции водорода под дейстс вием света пленочная структура помещается в герметичную разборную кювету с кварцевым окном. Кювета откачивается форвакуумным насосом до давления 10 -10 мм рт.ст., после чего в нее напускаются пары органи10ческих соединений, которые служат источником водорода.

Эффективность инжёкции водорода определяется по отношению водород/петреходный металл в нижнем слое гетеро15структуры при облучении гетероструктуры ртутной лампой мощностью 250 Вт в течение 10 мин.

Отношение концентраций водорода и переходного металла 0,01-0,05.

20

Пример 2. Оксид переходного металла - аморфный МоО. После операций, как и в примере 1, отношение концентраций 0,06-0,14.

Пример 3. Оксид переходного

25 металла - аморфный .Отношение концентраций 0,08-0,18.

Пример 4. Оксид переходного металла - кристаллический WOj. Отношение концентраций 0,04-0,1.

30

Использование данного способа дает возможность плавно и в широких пределах изменять параметры целого ряда оксидов переходного металлов под действием света, что позволяет

35 улучшать технические характеристики уже существующих приборов и регистрирующих сред, а также создавать новые регистрирующие среды с новыми функциональными возможностями. 40

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР путем нанесения на подложку слоя оксидов переходных металлов и дополнительного слоя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона используемых оксидов переходных металлов, дополнительный слой наносят в виде аморфного слоя трибксида вольфрама при температуре подложки со слоем оксида переходного металла равной 50-90°С и скорости нанесения 20-50 А/с в течение 3-7 мин с последующей термообработкой на воздухе при 100-150°С в течение 5-15 мин. g (Л