Материал на основе аморфного нитрида кремния, содержащего углерод Советский патент 1996 года по МПК C01B21/68 C01B31/36 

IT)

00 «Л

ON

о

00

Использование: волоконная оптика, электроника и химическая промышленность. Сущность изобретения: в реактор подают смесь тетраметилсилана и гидразина при соотношении 0,2 в органо-водородной смеси (соотношение 0,1), что соответствует содержанию углерода 0,1. На подложке, нагретой до 1260° С, осаждается пленка аморфного однородного карбонитрида кремния. Продукт имеет состав, соответствующий формуле: Si0i6N(0f4.x)Cx, где ,06-0,16. Скорость травления в HF при комнатной температуре 0,03-0,3 мкм/ч, разложения в вакууме 2000-2500°С, плотность 2,23-2,75 г/см3, удельное электросопротивление (1-11)10 Ом «см. 1 табл. GO d 00 о VO Ol 00 J

H

GQ

Изобретение относится к неорганической химии тугоплавких соединений, в частности к способам получения материала на основе кремния, азота и углерода.

Целью изобретения является повышение химической стойкости и термостойкости материала.

Это достигается тем, что аморфный однофазный карбонитрид кремния имеет следующий состав .ХСХ, где ,06- 0,16

Сущность изобретения заключается в создании аморфного однофазного карбонит- рида кремния с применением в качестве кремний-, углерод- и азотсодержащих компонент смеси тетраметилсилана (ТМС) и гидразина (Г) в токе газа носителя водорода и/или аргона.

Введение углерода в состав продукта приводит к уменьшению его плотности. Увеличение содержания углерода приводит к увеличению стойкости материала в агрессивных средах. Повышение содержания углерода 16 приводит к потере однофазности и образованию двухфазного продукта (карбо- нитрида кремния и карбида кремния).

Использование в качестве исходных компонент гидразина и тетраметилсилана обусловлено тем, что гидразин является азотсодержащим соединением, при пиролизе которого образуются чрезвычайно активные радикалы, влияющие на однофазность и аморфность продукта, за счет возрастания скорости роста пленки в 10-1000 раз. Тетраметилсилан является источником кремния и азота при фиксированном атомном соотношении между ними.

Аморфный карбонитрид кремния обладает большей термостойкостью за счет образования новых связей между кремнием и углеродом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Материал на основе аморфного нитрида кремния, содержащего углерод, отличающийся тем, что, с целью повышения химической стойкости и термостойкости, он

П р и м е р. В реактор подают смесь тетраметилсилана и гидразина в атмосфере аргоноводородной смеси при Аг/(Н2+Аг)0,1, молярном соотношении ТМС/Г 0,2, это соответствует содержанию углерода 0,1, и общим давлении газовой смеси 500 торр. На нагретой до 1260°С подложке осаждается пленка аморфного карбонитрида кремния. Состав полученного карбонитрида соответствует формуле . Скорость травления в HF при комнатной температуре 0,2 мкм/ч.

При концентрации углерода меньше 0,06 полученный продукт является / нитридом кремния.

Образование карбонитрида кремния доказано с использованием локального рентгена- спектрального анализа (ЛРСА), данными инфракрасной (ИК) и РАМАН-спектроско- пии. ЛРСА дает элементный состав полученного конденсированного продукта: кремний (Si) азот (N) и углерод (С). С помощью ИК-спектроскопии идентифицированы связи Si-C и Si-N, РАМ АН-спектры показывают отсутствие механической смеси нитрида и карбида кремния.

В таблице представлены составы карбонитрида по изобретению, а также их физические и химические свойства.

Из представленных в таблице данных следует, что изобретение позволяет получить однофазный аморфный карбонитрид кремния, имеющий высокую химическую стойкость (скорость травления в HF при комнатной температуре 0,03-0,3 мкм/ч) и термическую стойкость (температура разложения в вакууме 2000-2500°С). Полученный аморфный карбонитрид кремния имеет плотность 2,23- 2,75г/см3 и удельное электросопротивление (1-Ш«10 9Ом см.

представляет собой однофазный карбонитрид кремния и имеет состав, соответствующий следующей формуле: Si0 6N0 4.ХСХ, где ,06- 0,16.