Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура

Классы МПК:H01L21/203 физическим осаждением или напылением, например вакуумным распылением или разбрызгиванием
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-11-10
публикация патента:

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при производстве изделий микроэлектроники. Техническим результатом изобретения является получение пленок и слоев теллура монокристаллической структуры на ориентирующих подложках. Сущность изобретения: получают пленки и слои теллура монокристаллической структуры на гранях кристаллов путем перевода теллура в моноатомный пар и роста из него образцов монокристаллической структуры, при этом процесс осаждения проводят в атмосфере водорода при РН2=1,8 атм, температуре исходного теллура Т 2=600°С и температуре зоны подложки T1=400°C. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2440640

способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при производстве изделий микроэлектроники.

Известен способ получения пленок теллура путем вакуумного напыления [1, 2].

Исследование структуры и свойств пленок, полученных данным методом, показало, что они сильно дефектны. Причину их дефектности удалось установить после исследований состава газовой фазы масс-спектрометрическим анализом, получаемым термическим нагревом теллура в вакууме [3]. В ней преобладающими оказались двухатомные молекулы Те2 и в ней же присутствуют атомы теллура и атомные ассоциаты Те3, Те5 , концентрация которых зависит от температуры испарителя.

Таким образом, газовая фаза теллура, получаемая термическим нагревом его в вакууме, неоднородна по составу. Поэтому из такой неоднородной газовой фазы, как утверждает современная кинетическая теория ориентированного роста вещества, на подложках с фиксированной температурой T1<450°C невозможно получить совершенной структуры пленки теллура с воспроизводимыми физическими свойствами.

Другим существенным недостатком метода термического вакуумного напыления является присутствие в системе кислорода в составе остаточных газов и газов натекания. Такой кислород с теллуром образует термоустойчивое соединение - парателлурид (TeO2), который входит в растущую пленку теллура. Этот процесс можно записать условной реакцией:

способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640

Задача изобретения - совершенствование структуры пленок и слоев теллура.

Технический результат - в разработке способа получения пленок и слоев теллура монокристаллической структуры на ориентирующих подложках.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Сущность предлагаемого изобретения в том, что получают пленки и слои теллура монокристаллической структуры на гранях кристаллов путем перевода теллура в моноатомный пар и роста из него образцов монокристаллической структуры, при этом процесс осаждения проводят в атмосфере водорода при способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 , температуре исходного теллура Т2=600°С и температуре зоны подложки Т1=400°C.

Учет термохимических законов позволяет предотвратить процесс, описываемый реакцией (1), если допустить присутствие в системе водорода. В таком случае наблюдается переход кислорода в менее активное состояние по отношению к теллуру в результате протекания реакции:

способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640

Основная технологическая ценность наличия водорода в системе с теллуром не ограничивается возможностью осуществления реакции (2). Он, обладая значительной величиной электроотрицательности 2,1 по шкале Полинга и малым ионным радиусом Н+=10-5 Å на поверхности и приповерхностном объеме твердого и жидкого теллура, обладающего относительно рыхлой структурой, образует комплексы типа (Н - Те), которые значительно ослабляют атом - атомные силы связи в пределах спиральных цепочек и Ван-дер-Ваальсовские силы связи между цепочками, находящиеся друг от друга на расстоянии 3,74 Å, упакованных в гексагоны в пределах элементарной ячейки структуры теллура. Приведенные выше комплексы в теллуре не могут накапливаться при температурах зоны тигля Т2, выходят в газовую фазу в виде отдельных элементов, поскольку при Т2 (большей обычной температуры) соединение Н2Те не образуется (теплота его образования есть величина отрицательная). Таким образом, эту стадию взаимодействия водорода с теллуром при Т2 можно записать реакцией:

способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640

Реакция (3) отражает начальную стадию взаимодействия водорода с теллуром, а конечная стадия выхода комплексов (Н-Те), можно сказать, описывается реакцией:

способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640

Теллур, образовавшийся по реакции (4) в атомном состоянии в области тигля с температурой Т2 в поле градиента температуры, переносится в область подложки с температурой T1, а затем осаждается на подложке.

Типичная морфология поверхности роста показана на фиг.1 и 2.

На фиг.1 показана морфология поверхности пленки теллура, полученной при температуре подложки T1 =663 К (×600).

На фиг.2 представлено трехмерное (3D) АСМ - изображение поверхности пленки, полученной при T 1=405°С на подложке из слюды - мусковит. Площадь участка поверхности 1×1 µm. На поверхности пленки четко видны фигуры роста высотой в ~6 нм.

Микрофотографии поверхностей роста пленок теллура, полученных при разных условиях на плоскости скола слюды, даны на фиг.3 и 4.

Пример 1. При осуществлении процесса напыления пленок теллура при давлении водорода в системе способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 , Т2=625°С и T1=375°С скорость поступления атомов теллура на подложку превышает скорость диффузии их по поверхности подложки. Поэтому растущая пленка состоит из крупных кристалликов, разориентированных друг относительно друга (фиг.3)

Пример 2. Процесс нанесения пленок теллура на подложку при давлении водорода в системе способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 , Т2=625°С и T1=420°С сопровождается реиспарением теллура с поверхности подложки из-за того, что при T1=420°С энергия активации реиспарения атомов способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 Gис больше энергии диффузии их по поверхности подложки. В этом случае на поверхности подложки обнаруживаются отдельные куполообразные островки теллура, которые до охлаждения находились в жидком состоянии (фиг.4).

Моноатомность и сильная разбавленность паровой фазы теллура позволяет управлять процессом формирования монокристаллической структуры растущих его пленок на ориентирующих подложках (слюда, CdTe, ZnTe, CaF, Al2O3 и др.), как изменением Т2 , так и - T1, при известном давлении водорода в системе. Термоактивационный процесс в системе (Н2+Те) с целью получения монокристаллической структуры на ориентирующих подложках предложен впервые и позволяет получать образцы теллура с воспроизводимыми электрофизическими свойствами, которые близки к свойствам монокристаллов. Данный способ получения теллура в монокристаллическом состоянии предлагается использовать в области электронной техники. При практическом осуществлении данного способа наиболее совершенной структуры рост пленок наблюдается при Т2=600°С, способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 Т=Т2-T1=190-200°С и давлении водорода в системе способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 .

Таким образом, предложенный способ позволил получить пленки и слои теллура монокристаллической структуры на ориентирующих подложках с воспроизводимыми физическими свойствами.

Источники информации

1. Вигдорович В.Н., Ухликов Г.А., Чиботару Н.Н. Структура и электрические свойства конденсированных пленок теллура. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1979. Т.15, № 1. С.49-55

2. Бондарчук Н.Ф., Вигдорович В.Н., Ухликов Г.А. Структура конденсированных пленок теллура и их свойства. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1989. Т.25, № 2. С.189-194.

3. Кудрявцев А.А. Химия и технология селена и теллура. М.: Металлургия. 1968. 340 с.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения пленок и слоев теллура монокристаллической структуры на гранях кристаллов путем перевода теллура в моноатомный пар и роста из него образцов монокристаллической структуры, при этом процесс осаждения проводят в атмосфере водорода при способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура, патент № 2440640 температуре исходного теллура Т2=600°С и температуре зоны подложки Т1=400°С.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2440640

patent-2440640.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс H01L21/203 физическим осаждением или напылением, например вакуумным распылением или разбрызгиванием

Патенты РФ в классе H01L21/203:
способ получения тонких эпитаксиальных слоев -sic на кремнии монокристаллическом -  патент 2524509 (27.07.2014)
способ изготовления изделий, содержащих кремниевую подложку с пленкой из карбида кремния на ее поверхности и реактор для осуществления способа -  патент 2522812 (20.07.2014)
способ напыления в вакууме структур для приборов электронной техники, способ регулирования концентрации легирующих примесей при выращивании таких структур и резистивный источник паров напыляемого материала и легирующей примеси для реализации указанного способа регулирования, а также основанный на использовании этого источника паров способ напыления в вакууме кремний-германиевых структур -  патент 2511279 (10.04.2014)
способ получения массивов наноколец -  патент 2495511 (10.10.2013)
способ создания мелкоблочных пленок с совершенной структурой блоков -  патент 2474005 (27.01.2013)
установка вакуумного напыления -  патент 2473147 (20.01.2013)
способ формирования упорядоченных наноструктур на подложке -  патент 2421394 (20.06.2011)
исследовательский комплекс для формирования и изучения наноструктур и способ формирования наноструктур -  патент 2417156 (27.04.2011)
способ выращивания кремний-германиевых гетероструктур -  патент 2407103 (20.12.2010)
порошок moo2, способы изготовления пластины из порошка moo2 (их варианты), элемент и способ изготовления тонкой пленки из нее, способ распыления с применением указанной пластины -  патент 2396210 (10.08.2010)

Наверх