Способ получения пленок сульфида кадмия Советский патент 1993 года по МПК C30B7/14 C30B29/50 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в Частности к технологии оптоэлектронных приборов, и может быть использовано при производстве полупроводниковых структур, содержащих фоточувствительные слои.

Цель изобретения - повышение качества пленок за счет улучшения адгезии плёнки сульфида кадмия к подложке,

Поставленная цель достигается тем, что осаждение сульфида кадмия из водного раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину осуществляют на начальном этапе не менее 60 мин в центробежном поле с величиной ускорения в интервале 8-102- 1,8-103д.

Осаждение пленок в центробежном поле позволяет целенаправленно воздействовать на кинетику и динамику движения дисперсных частиц твердой фазы CdS или Cd(OH)a в растворе. Дисперсные частицы, возникнув в растворе, укрупняются и, достигнув определенных размеров и массы, начинают двигаться в гравитационном поле, что приводит к известному процессу седиментации коллоидно-дисперсных растворов. В растворе идет процесс роста пленки на поверхности подложки и одновременное образование осадка, оседающего в результате седиментации на дно и стенки реакционного сосуда. На начальной стадии образования дисперсной фазы кинетика ее роста и движения в растворе определяет процесс зародышеобразования на подложке и в дальнейшем качество пленки сульфида кадмия - адгезию, толщину, плотность, однородность. Причем качественные пленки получаются при определенной концентрации дисперсных частиц, их размерах, скоростях роста и осаждения (седиментации), При увеличении числа и размеров дисперсных частиц, увеличении скорости их седиментации они начинают ухудшать условия роста и качество пленок, Крупные частицы, выпадающие в осадок, разрыхляют растущую пленку, ухудшают ее адгезию к подложке, делают ее неоднородной, Поэтому, например, более качественные пленки получаются на нижней стороне подложки при ее наклонном или горизонтальном рас(Л

.С

положении в сосуде. Подложка защищает растущую пленку от потока дисперсных частиц, хаотически оседающих на дно сосуда. В объеме же раствора, из которого крупные оседающие частицы уходят, создаются более оптимальные условия для роста пленок. В этом объеме остаются лишь такие частицы, для которых седиментация еще очень мала, свойства раствора еще близки к свойствам истинных растворов и условия зарождения, адгезии и роста пленок оптимальны: пересыщения невелики, зародыши малы по размерам и равномерно распределены в объеме раствора и по поверхности подложки, что и способствует повышению адгезии и качества пленок. Такие условия создаются как бы самопроизвольно в той части реакционного объема, который находится под подложкой в случае ее горизонтального или наклонного расположения, т.е. защищен подложкой. Аналогичное воздействие на процесс роста пленок, по мнению заявителя, можно создать путем наложения на реакционный объем центробежного поля с определенной величиной ускорения на начальном этапе процесса осаждения. С помощью центробежного поля можно существенно усиливать описанный выше эффект воздействия на процесс роста пленки и управлять им. Во время центрифугирования реакционной смеси более крупные частицы оседают на дно сосуда быстрее и меньше оказывают отрицательное воздействие на рост пленки и ее качество. При этом малые частицы, выступающие в роли зародышей на подложке, получив дополнительное ускорение, а следовательно, получив дополнительную энергию, улучшают адге- зию к подложке и качество пленок сульфида кадмия. Установлено, что воздействию центробежного поля достаточно подвергать реакционную смесь в течение в первых 60 мин, когда идет процесс зародышеобразо- вания и закладывается качество пленки. В доступной заявителю патентной и иной литературе известны другие способы воздействия центробежного поля на процесс седиментации коллоидно-дисперсных частиц. Например, воздействия центробежным полем на коллоидный раствор, определяют размеры и массу дисперсных частиц в растворе. Однако, в этом способе нет никаких данных по получению пленок (либо хотя бы осадков) с определенными свойствами путем наложения центробежного поля на коллоидно-дисперсный раствор. Заявитель считает приведенные отличия существенными.

Нижний предел заявляемого интервала значений центробежного ускорения 8-10 g обосновывается тем, что при этом ускоре0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нии энергия дисперсных частиц еще достаточна для улучшения адгезии к подложке и формирования качественной пленки. При уменьшении центробежного ускорения ниже 8-10 g адгезия недостаточна, качество пленки ухудшается, либо она не образуется вообще. Верхний предел ускорения 1,8 10 g обосновывается тем, что при повышении этой величины ускорения возможно разрушение реакционного сосуда,

П р и м е р 1. В две пробирки помещались прямоугольные стеклянные подложки и наливался одинаковый раствор, содержащий соль кадмия CdCte с концентрацией 0,04 М, тиомочевину-0,2 М, аммиак-5,1 М. Одна пробирка помещалась в центрифугу, в которой создавалось центробежное поле с величиной ускорения 8-Ю2 д. Вторая пробирка воздействию центробежного поля не подвергалась. Время воздействия центробежного поля - 60 мин, температура - 25°С. После прекращения воздействия центробежного поля на первую пробирку процесс осаждения в обеих пробирках продолжался 48 ч. В первой пробирке на подложке образовалась пленка сульфида кадмия имеющую однородную структуру с величиной пористой не превышающую 0,1 поры на см . Пористость определялась электрографическим методом.

П р и м е р 2, Осуществлялись все те же операции и выдерживались те же условия, что и в примере 1. Ускорение в центробежном поле составляло 1,3-103д. Образовывалась пленка со свойствами, как и б примере 1. Аналогичный результат достигался и при ускорении 1,8-103 д.

П р и м е р 3. При этих же условиях ускорение составляло 6-102 д. Пленка не образовывалась.;

П р и м е р 4. При тех же исходных условиях ускорение составляло 2-103 g наблюдалось растрескивание пробирки.

П р и м е р 5. При оптимально выбранном ускорении центрифугирование продолжалось 50 мин. Пленки образовывались с худшими качествами - пористость составляла более 1 поры на 1 см2.

Формула изобретения

Способ получения пленок сульфида кадмия, включающий синтез из водного раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину, и осаждение пленки на подложке сульфида кадмия, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пленки за счет улучшения ее адгезии к подложке, на начальном этапе в течение не менее 60 мин процесс ведут в центробежном поле с величиной ускорения 8 102-1,8 103 g.

Использование: полупроводниковая техника, технология оптоэлектронных приборов. Способ включает синтез из волнового раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину, и осаждение пленки на подложке сульфида кадмия. На начальном этапе в течение не менее 60 мин процесс ведут в центробежном поле с величиной ускорения 8-10 -1,810 д. Получены пленки сульфида кадмия с пористостью, не превышающей 0,1 поры на 1 см .