Способ получения составных пленокНЕОРгАНичЕСКиХ СОЕдиНЕНий Советский патент 1981 года по МПК C30B23/08 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВНЫХ ПЛЕНОК НЕОРГАНИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ НИКОВ и .Предотвращающей ковденсащно на :ней элемента после образования атомного слоя этого элемента. Процесс напьшения атомных слоев, например элемента А и элемента В, причем элемент А обычно относится к одной из групп I, 11, ill или IV периодической системы, а элемент В соответственно к одаой из групп Vil, VI или V, происходит следующим образом, Наиболее типичные пленки - I-VII, II-V1 или MI-V групп или окислы. Элемент А в газовой фазе реагирует с выращиваемой по. верхностью, поверхностные атомы которой принадлежат к группе В, образуя один оди. ночньш атомный слой благодаря сильной В-А связи, создаваемой на поверхности, в то время как все атомы элемента А , которые дополнительно ударяются о поверхность, будут немедленно возвращаться в газовую фазу, если связь А-А недостаточно сильна для того, чтобы предотвратить обратное испарение элемента А. При взаимодействии с газовой фазой элемента А, вьфащиваемая пленка мож вырасти только на один атомньш слой, даже если на поверхность падает число атомов , значительно превыщающее количество, соответ ствующее одноатомному слою. После взаимодеи твия выращиваемой поверхности с газовой фазой элемента А, она начинает взаимо действовать с газовой фазой элемента В; при этом атомы А в поверхностном слое пленки снова вступают в сильную связь В-А с атомами В, непосредственно ударяющимися об него, и теперь поверхность оказьшается покр та одиночным атомным слоем элемента В, причем связь В-В не может помешать элемен ту В вернуться в газовую фазу. Эти череду щиеся ступени peaKi ffl повторяются до тех пор, пока не будет получена необходимая толидана соединения АВ. На фиг. 1 представлено устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство включает камеру I, подложки на которых выращивается пленка, устанавливают на диске 3, вращающемся с помощью вала 4. Под диском 3 помещают источники 5 и 6 паров, которые представляют собой изолированные один от другого секторы и каждый из которых рассчитан на необходимое давление паров элементарных компонентов выращиваемой пленки. При вращении диска 3 подложки 2 попеременно оказываются во взаимодействии с парами элемента А в источнике 5 и В - в источнике 6, вследствие чего происходит рост пленки, при условии обеспечения давления пара и температуры подложки 2. 4 Пример. Выращивание ZnS проводят с использованием устройства при следующих значениях параметров системы: скорость вращения 2 об/с; материал подложки гранулированное стекло; температура подложки 320° С; суммарная бомбардировка атомами Zn за одно взаимодействие между поверхностью и парами Zn около 5x10 ат./см согласно измерениям с помощью специального мо штора на кристалле квариз, что соответствует эффективному давлению паров примерно 10 мм рт.ст. и равновесной температуре около 290° С. Для источника Sj равновесная температура источника 100° С, что соответствует давлению паров порядка 10 мм рт.ст. и суммарной бомбардировке молекулами Sj приблизительно 5x10 мол/см. За десять «динут этот продесс дает пленку толщиной окло 0,27 JUIM. . Процессы, длившиеся 20 и 30 лтйн, дают пленки толщиной соответственно 0,54 мм и 0,80 jMM. П р и м е р 2. Выращивашге слоев SnO2 на подложках из гранулированного стекла проводят при следующих условиях: температура подложки 300°С; общее количество атомов Sn за одно взаимодействие с источником Sn около 0,6x10 ах/см ; источник кислорода плазменного типа с общим давлением 10- 100 мкм рт.ст. и плазменным током 40 мА. Суммарная бомбардировка ионами Oj равна Т-Ш ион/см во время взаимодействия с плазменным источником. При скорости вращения 1 об/с процесс дает рост пленки SnOj 600 А за 25 мин, т.е. средняя величина при роста составляет 0,4 А за один оборот. П р и м е р 3. Вырашивание слоев СаР на подложках из гранулированного стекла проводят при следующих условиях: температура подложки С; общее количество атомов Са при взаимодействии с источником СайЮ ат. общее количество молекул Р(вероятнее всего Р4) бомбардирующих поверхности при взаимодействии с фосфорной печью составляет приблизительно 5 10 ат/см. За 25 мин выращивают пленку толщиной 0,25 м при скорости вращения 1 об/§. Средняя скорость роста составляет 1,7 А за каждый цикл. Предлагаемый способ обеспечивает самоуравновешивающийся рост пленок, теоретическая скорость роста не может превышаться, но приближение к ней происходит асимптомически с ростом времени (или давления) взаимодействия на каждой ступени реакции. Полученные пленки ZnS подвергаются выборочному травлению с использованием травителя, содержащего 60 ч. НзРО4,5ч. HNOt и одну часть HF при комнатной температуре. Скорость травления от 10 до

150 J4M/C в направлении поверхности для пленок ZnS толщиной 0,1-0,7 }(м в то время как в направлении, перпендикулярном плоскости поверхности, не удалось обнаружить никакого эффекта травления. Травление пленок SnOj, полученных методом ЭАС, оказалось возможным только электрохимическими методами.

Формула изобретения

Способ получения составных пленок неорганических соединений путем осаждения на подложку паров входящих в соединение элементов, получаемых при нагреве элементов в раздельных источниках, отличающийс я тем, что, с целью получения равномерной по толщине пленки, улучшения контроля стехиометрии получаемого соединения и повышения его химической стабильности, осаждение ведут путем поочередного контакта с подложкой паров по крайней мере одного элемента, при парциальном давлении, обеспечивающем

образование одного атомного слоя на подложке, и при температуре подложки, 1февышающей температуру источников и предотвращающей конденсацию на ней элемента после образовантш атомного слоя этого элемента.