CS248976B1 - Method of tungsten thin layers formation on solid substrate - Google Patents

Method of tungsten thin layers formation on solid substrate Download PDF

Info

Publication number
CS248976B1
CS248976B1 CS303484A CS303484A CS248976B1 CS 248976 B1 CS248976 B1 CS 248976B1 CS 303484 A CS303484 A CS 303484A CS 303484 A CS303484 A CS 303484A CS 248976 B1 CS248976 B1 CS 248976B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
tungsten
solid substrate
plasma
hexacarbonyl
layers
Prior art date
Application number
CS303484A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Milan Ferdinandy
Mikulas Czajlik
Jozef Kral
Dusan Liska
Maria Timkova
Original Assignee
Milan Ferdinandy
Mikulas Czajlik
Jozef Kral
Dusan Liska
Maria Timkova
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Milan Ferdinandy, Mikulas Czajlik, Jozef Kral, Dusan Liska, Maria Timkova filed Critical Milan Ferdinandy
Priority to CS303484A priority Critical patent/CS248976B1/en
Publication of CS248976B1 publication Critical patent/CS248976B1/en

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Riešenie určuje sposob vytvárania tenkých vrstiev volfrámu na pevnom substráte vo vákuu v plazme. Volfrám sa na povrch pevného substrátu nanáša z plazmy, do ktorej sa dostává sublimáciou hexakarbonylu volfrámu a jeho následným štiepením.The solution determines how thin it is created of tungsten layers on a solid substrate plasma vacuum. Tungsten on the surface of the solid of the substrate is applied from the plasma into which it is \ t is obtained by sublimation of tungsten hexacarbonyl and its subsequent cleavage.

Description

Vynález sa týká sposobu vytvárania tenkej vrstvy volfrému na pevnom substráte.The invention relates to a method of forming a thin film of tungsten on a solid substrate.

V súčasnosti existuje celý rad metod přípravy vrstlev volfrámu na povrchu pevnej látky. Medzi najvýznamnejšie z týchto metod patria metody vakuového naparovania volfrámu, ktorý je priamo odpařovaný například elektronovým lúčom, ďalej sú to chemické metody a metody CVD.Currently, there are a number of methods of preparing tungsten layers on the solid surface. The most important of these methods are methods of vacuum vapor deposition of tungsten, which is directly vaporized, for example by electron beam, chemical methods and CVD methods.

Doposial' používané metody založené na priamom odpařovaní volfrámu elektronovým lúčom vo vakuu sú energeticky náročné a spojené s ťažkosťami, ktoré spósobuje vysoká teplota odparovania volfrámu a jeho nízká odparovacia rýchlosť. Ako nevýhody chemických postupov možno uviesť poměrně nevyhovujúcu čistotu vrstiev volfrámu z dovodov 1’ahkej oxidácie volfrámu a v mnohých prípadoch tiež obsah chemicky agresívnych látok vo vrstvě. Ako příklad možno uviesť přítomnost' Fa a HF vo vrstvách volfrámu pri ich príprave metodou CVD z WFe. Nevýhody doposial' používaných postupov přípravy volfrámových vrstiev na základe termického rozkladu hexakarbonylu volfrámu spočívajú hlavně v ich nevyhovujúcej čistotě, zapríčinenej vysokým tlakom Ar (rádovo 105 Pa) v reakčnej komoře a vysoký obsah uhlíka a jeho oxidov vo vrstvě v dosledku termického rozkladu hexakarbonylu volfrámu priamo na povrchu substrátu pri vysokom tlaku.The methods used so far based on direct evaporation of tungsten by electron beam under vacuum are energy intensive and associated with difficulties caused by the high evaporation temperature of tungsten and its low evaporation rate. The disadvantages of chemical processes include the relatively unsatisfactory purity of the tungsten layers due to the light oxidation of the tungsten and in many cases also the content of chemically aggressive substances in the layer. By way of example, the presence of Fa and HF in the tungsten layers during their preparation by the CVD method of WFe. The disadvantages of the tungsten layers used hitherto on the basis of the thermal decomposition of tungsten hexacarbonyl are mainly due to their unsatisfactory purity, due to the high pressure Ar (of the order of 10 5 Pa) in the reaction chamber and high content of carbon and its oxides in the layer. on the substrate surface at high pressure.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje spošob vytvárania tenkých vrstiev volfrámu na pevnom substráte, podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že na pevný substrát, ohriatý na teplotu vyššiu ako 170 °C, sa posobí vo vákuovej komoře pri tlaku v rozsahu 10'3 Pa až 102 Pa plazmou, ktorá pozostáva z inertného plynu (zvyčajne Ar], a pár hexakarbonylu volfrámu, ktoré sa štlepia na povrchu pevného substrátu a v plazme na volfrám v stave zrodu a molekuly CO.The above drawbacks are eliminated by a method of forming thin films of tungsten on a solid substrate, according to the invention, which is characterized in that the solid substrate, heated to a temperature above 170 DEG C., is treated in a vacuum chamber at a pressure of 10 -3 Pa to 10 2 Pa is a plasma consisting of an inert gas (usually Ar 1) and a tungsten hexacarbonyl pair that sticks on the surface of a solid substrate and in the tungsten plasma at birth and CO.

Dalej je podlá vynálezu účelné, aby plazma, v ktorej je sublimujúci hexakarbonyl volfrámu štiepený, bola stimulovaná tokom elektrónov emitovaných katodou v smere k anóde a magnetickým polom v tomto smere.It is furthermore advantageous according to the invention that the plasma in which the sublimating tungsten hexacarbonyl is cleaved is stimulated by the electron flux emitted by the cathode towards the anode and by the magnetic fields in that direction.

Výhody sposobu vytvárania tenkých vrstiev volfrámu na pevnom substráte, vo vakuových podmienkách v plazme štiepením hexakarbonylu volfrámu, spočívajú v tom, že u takto vytváraných vrstiev volfrámu možno dosiahnúť ich vysokú čistotu s možnosťou dosiahnutia vysokej rýchlosti rastu vrstvy, pričom možno regulovat' strukturu vrstiev a vel'kosť zrn pomocou elektrických parametrov nanášania, pričom daný sposob je možno realizovat' pri teplotách pevného substrátu už od 170 °C, čo v případe váčšiny pevných substrátov je teplota nižšia ako teplota leh štruktúrnych zmien, připadne teplota nižšia ako teplota ich poškodenia. Ďalšou výhodou daného sposobu nanášania ten4 kých vrstiev volfrámu na pevný substrát je to, že produkty rozkladu hexakarbonylu volfrámu, volfrám a molekuly CO, nesposobuju korozně poškodenie substrátu a vákuového zariadenia.The advantages of tungsten thin film formation on a solid substrate, under vacuum conditions in plasma by cleavage of tungsten hexacarbonyl, are that the tungsten layers thus formed can be achieved with high purity, with the possibility of achieving a high layer growth rate and controlling the layer structure and size. The grain of the grains by means of electrical deposition parameters, the process can be carried out at solid substrate temperatures as low as 170 ° C, which in the case of most solid substrates is lower than the temperature of the light structural changes or lower than the damage temperature. A further advantage of the method of applying tungsten thin layers to a solid substrate is that the decomposition products of tungsten hexacarbonyl, tungsten, and the CO molecule do not cause corrosion damage to the substrate and the vacuum device.

Podstata předloženého vynálezu je bližšie objasněná pomocou přiloženého výkresu, na ktorom je schematicky znázorněný příklad zariadenia pre realízáciu sposobu. Vákuová komora 1 je čerpaná vakuovým systémom 2 na tlak radovo 10 '1 Pa až 10~5 Pa. Pevný substrát 4, umiestnený na držiaku S, sa ohřeje ohrievačom 5 na teplotu minimálně 170 °C. Do takto pripravenej a naďalej čerpanej vákuovej komory 1 sa napúšťa inertný plyn (zvyčajne Arj ventilom 7 na tlak v rozsahu 10 :i až 102 Pa a působením toku elektrónov od katody 8 k anóde 9 v magnetickom poli vytvorenom prechodom prúdu v děvkách 18 sa v priestore 11 vytvára plazma. Páry hexakarbonylu volfrámu sa od priestoru vákuovej komory 1 dostávajú sublimáciou z odparovača 3, pričom hexakarbonyl volfrámu sublimuje vplyvom ohřevu na teplotu sublimácie, ia to buď prenosom tepla z ohrievača, alebo tak, že odparovač 3 je připojený na kladný elektrický potenciál voči katóde 8, čím je ohřev hexakarbonylu volfrámu na teplotu sublimácie realizovaný dopadom elektrónov z priestoru plazmy 11. Páry hexakarbonylu volfrámu sa štiepia na volfrám v stave zrodu a CO v priestore plazmy 11 a na povrchu pevného substrátu 4, čím sa na povrchu pevného substrátu 4 vytvára vrstva volfrámu. Rýchlosť rastu vrstvy volfrámu je závislá na rýchlosti sublimácie hexakarbonylu volfrámu, na intenzitě magnetického poía v priestore 11 a na velkosti elektrických potenciálov na elektrodách 8, 9, na potenciáli odparovača 3 a na teplote substrátu 4. V případe, ak je u takto připravovaných vrstiev volfrámu kladený doraz na ich maximálnu električku vodivost, je účelné ich žíhanie pomocou ohrievača 5 pri teplotách 850 °C až 950 °C po dobu minimálně jednej hodiny.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in more detail with the aid of the accompanying drawing, in which an example of a process for the treatment of a process is shown schematically. The vacuum chamber 1 is pumped by the vacuum system 2 to a pressure of the order of 10 < -1 > Pa to 10 -5 Pa. The solid substrate 4 placed on the holder S is heated with a heater 5 to a temperature of at least 170 ° C. An inert gas (usually Arj through a valve 7 at a pressure in the range of 10 : 1 to 10 2 Pa) is introduced into the thus prepared and still pumped vacuum chamber 1 and by the electron flow from the cathode 8 to the anode 9 in the magnetic field created by The tungsten hexacarbonyl vapor is released from the vacuum chamber 1 by sublimation from the vaporizer 3, wherein the tungsten hexacarbonyl sublimates by heating to the sublimation temperature, either by transferring heat from the heater or by connecting the vaporizer 3 to a positive electrical potential. against cathode 8, whereby the heating of tungsten hexacarbonyl to the sublimation temperature is effected by electron impact from the plasma space 11. Tungsten hexacarbonyl vapors cleave into the tungsten at birth and CO in the plasma space 11 and on the surface of the solid substrate 4, thereby on the surface of the solid substrate 4 The rate of growth of the tungsten layer is dependent on the rate of growth tungsten hexacarbonyl sublimation, the magnetic field strength in space 11 and the electrical potentials at the electrodes 8, 9, the vaporizer potential 3, and the substrate temperature 4. In the case of the tungsten layers thus prepared, a stop is placed on their maximum conductivity , it is expedient to anneal them with a heater 5 at a temperature of 850 ° C to 950 ° C for at least one hour.

Uvedený spósob bol overený pri nanášení vrstiev volfrámu na substrátoch z rýchlorezných oceli, zliatin hliníka a na křemíkových substrátoch. Hexakarbonyl volfrámu sublimoval do priestoru plazmy vytvorenej z Ar, odporovým ohrevom pri tlaku vo vákuovej komoře 10 1 Pa. Substráty boli ohriaté na teplotu 200 °C. Pri týchto procesech, ktoré trvali 20 minut na povrchu pevných substrátov, vznikali vrstvy volfrámu o hrůbkách 0,7 (um.This method has been verified in the deposition of tungsten layers on high-speed steel substrates, aluminum alloys, and silicon substrates. Tungsten hexacarbonyl sublimated into the plasma space formed from Ar by resistive heating at a pressure in a vacuum chamber of 10 1 Pa. The substrates were heated to 200 ° C. These processes, which lasted 20 minutes on the surface of solid substrates, resulted in layers of tungsten having a depth of 0.7 ( µm).

Vrstvy volfrámu, připravené podlá vynálezu, možno využiť ako vysoko přilnavé medzivrstvy nanášané na pevný substrát a tvoriace podklad pre funkčně tvrdé a oteruvzdorné vrstvy, například TiN, TijCN], TiC a ako náhradu vrstiev hliníka v aplikáciách pri výrobě mikroelektroniky.The tungsten layers prepared according to the invention can be used as high-adhesion interlayers applied to a solid substrate and forming a substrate for functionally hard and abrasion-resistant layers, for example TiN, TiCl 3, TiC, and as a substitute for aluminum layers in microelectronics applications.

Claims (3)

1. Sposob vytvárania tenkých vrstiev volírámu na pevnom substráte, vyznačený tým, že na pevný substrát, ohriatý na teplotu vyššiu ako 170 °C sa posobí vo vákuovej komoře pri tlaku v rozsahu 10 3 až 102 Pa plazmou, ktorá pozostáva z inertného plynu, zvyčajne Ar, a pár hexakarbonylu volfrámu, ktoré sa štiepia na povrchu pevného substrátu a v plazme, na volfrám v stave zrodu a molekuly CO. 1 1. Process for forming a thin film on a solid substrate volírámu, characterized in that the solid substrate, heated to a temperature above 170 DEG C. is treated in a vacuum chamber at a pressure of 10 3 to 10 2 Pa plasma, consisting of an inert gas, usually Ar, and a pair of tungsten hexacarbonyl that cleave on the surface of the solid substrate and in the plasma, on the tungsten at birth and the CO molecule. 1 VYNÁLEZUINVENTION 2. Sposob podlá bodu 1, vyznačený tým, že páry hexakarbonylu volfrámu sa štiepia na volfrám a CO v plazme, ktorá je stimulovaná tokom elektrónov emitovaných katodou v smere k anóde a magnetickým polom v tomto smere.2. The method of claim 1, wherein the tungsten hexacarbonyl pairs are cleaved into tungsten and CO in the plasma, which is stimulated by the flow of electrons emitted by the cathode towards the anode and magnetic fields in that direction. 3. Sposob podlá bodov 1 a 2, vyznačený tým, že hexakorbonyl volfrámu do vákuovej komory sublimuje.3. A process according to claim 1, characterized in that the hexacorbonyl of tungsten sublimes into the vacuum chamber.
CS303484A 1984-04-24 1984-04-24 Method of tungsten thin layers formation on solid substrate CS248976B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS303484A CS248976B1 (en) 1984-04-24 1984-04-24 Method of tungsten thin layers formation on solid substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS303484A CS248976B1 (en) 1984-04-24 1984-04-24 Method of tungsten thin layers formation on solid substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS248976B1 true CS248976B1 (en) 1987-03-12

Family

ID=5369228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS303484A CS248976B1 (en) 1984-04-24 1984-04-24 Method of tungsten thin layers formation on solid substrate

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS248976B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4412899A (en) Cubic boron nitride preparation utilizing nitrogen gas
US4655893A (en) Cubic boron nitride preparation utilizing a boron and nitrogen bearing gas
US4948629A (en) Deposition of diamond films
JPH026830B2 (en)
US4714625A (en) Deposition of films of cubic boron nitride and nitrides of other group III elements
US4415420A (en) Cubic boron nitride preparation
JP3929397B2 (en) Method and apparatus for manufacturing organic EL element
US5358754A (en) Method for forming diamond films by vapor phase synthesis
US5495550A (en) Graphite flash evaporator having at least one intermediate layer and a pyrolytic boron nitride coating
CS248976B1 (en) Method of tungsten thin layers formation on solid substrate
Messelhäuser et al. Laser induced CVD of gold using new precursors
KR930010711B1 (en) Thin Film Formation Method
JP4234681B2 (en) Resistance heating boat manufacturing method
US5521001A (en) Carbide formed on a carbon substrate
JPH03146489A (en) Coated filament for use in composite material
CS252859B1 (en) Method of tungsten thin layers formation on conductive substrate
JP3465848B2 (en) Production method of thin film using organometallic complex
JPH0342677Y2 (en)
JPS61201693A (en) Production of diamond
RU2164549C2 (en) Method for evaporation and condensation of current conductive materials
JPH08193262A (en) Alumina film formation method
JPH046790B2 (en)
JP2005307354A (en) Method and device for producing organic el element
JP3418795B2 (en) Metal composition for melt evaporation and method for melt evaporation of metal
JPH0784644B2 (en) Method and apparatus for forming cubic boron nitride