DE2411061A1

DE2411061A1 - Verfahren zum herstellen einer schicht auf einer unterlage

Info

Publication number: DE2411061A1
Application number: DE2411061A
Authority: DE
Inventors: William Anthony Royer; Louis Richard Testardi; Jack Harry Wernick
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1973-03-12
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1974-09-26
Also published as: GB1436822A; SU625625A3; NL7403031A; FR2221537A1; FR2221537B1; IT1011557B; JPS49122484A; CH598359A5; BE808765A; CA1004628A; US3912611A

Description

BLUMBACH . WESER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UMO MÜNCHEN DIPL-ING. P. G. ELUMBACH · DIPL.-PHYS. Dr. W. WESER · DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

«2 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 . TEL. (00121) 562943, 5619 98 MÖNCHEN

Western Electric Company Royer-1-2-23

Incorporated

New York, N.Y. 241 1061

Verfahren zum Herstellen einer Schicht auf einer Unterlage

Die Erfindung bezieht «ich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Körpers mit einer Zusammensetzung, die aus durch die Formeln Mo. , . c^Ruo ^un& ^w? 4 v,· 3 6^^u? dargestellten Zusammensetzungen ausgewählt ist, wobei die Formelindizes relative Atomzahlen darstellen. Derartige Körper dienen als auf einer Unterlage aufgebrachte Schichten verschiedenen Zwecken, z.B. der Passivierung, dem Karosionsschutz, der Härte usw.

In der modernen Technik finden Schichtmaterialien in extrem weitem Umfang Verwendung. Ihre Zusammensetzung reicht von organischen Polymeren zu anorganischen oder hochschmelzenden Oxiden. Die mit derartigen Schichten versehenen Vorrichtungen bzw. Körper haben einen ebenso weiten Anwendungsbereich, wobei ihre Verwendung von Eigenschaften, wie Passivierung, Schmierung und Karosionsbeständigkeit abhängig ist.

Ein Katalog von Materialien und deren Verwendung wäre für diese Zwecke bei weitem zu umfangreich. Ein solcher Katalog

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würde Elementarschichten, z.B. Gold zur Verwendung als elektrische Kontakte; Legierungsschichten, z.B. Tantalnitrid zur Verwendung als Widerstände; niedergeschlagene Oxidschichten, z.B. Kieselerde zur Verwendung als Passivierungsschichten; in situ oxidierte Schichten, z.B. Tantaloxid zur Verwendung als Kondensatordielektriken; polymere Schichten, z.B. aus Polytetrafluoräthylen zur Verwendung als Schmiermittelschichten usw. umfassen.

Intermetallische Schichten aus Molybdän und Ruthenium oder Wolfram und Ruthenium, die bei niedriger Temperatur beispielsweise durch Aufstäuben niedergeschlagen sind, zeigen eine Vielzahl von Schichteigenschaften, die für Vorrichtungen von Interesse sind. Derartige Schichten haben die Nennzusammensetzung Mo₅Ru- und W₃RUp; geeignete Zusammensetzungen, schwanken über - 20 Atomprozent um die vorgenannten Atomformelwerte, und sie können generell dargestellt werden durch Mo₄J,. q^Ru2 ^{und W}2 4 b's 3 6^Ru2* ^{Das erfrindun}9^s9^emäße Verfahren der eingangs angegebenen Art zeichnet sich dadurch aus, daß das Material zur Erzielung wählbar geänderter Körpereigenschaften als Schicht von 300 S bis 10 Mikrometer Dicke auf einer Unterlage durch Aufstäuben niedergeschlagen_xwird, wobei die Unterlage auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß die Schichttemperatur während des Niederschlagens im Bereich von 100 bis 1000 C, vorzugsweise im Bereich von etwa 400 bis 700° C liegt. Die.Optimierung gewisser Eigenschaften bei bestimmten Anwendungsfällen

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kann ein Niederschlagen außerhalb des vorgenannten Bereichs erforderlich machen. Die interessierenden Eigenschaften umfassen u.a. einen Härtewert nahe demjenigen von Saphir^Beständigkeit gegenüber vielen azidischen und kaustischen Medien; Reflexionsvermögen über das sichtbare Spektrum ähnlich demjenigen von Aluminium; und einstellbare Werte des spezifischen Widerstandes und des Widerstands-Temperaturkoeffizienten zur Anpassung an verschiedene Schaltungsbedürfnisse.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht einer auf einer Unterlage niedergeschlagenen Schicht der erfindungsgemäßen Zusammensetzung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Teil einer integrierten Schaltung mit aus dem hier beschriebenen Schichtmaterial bestehenden Elementen;

Fig. 3 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines Schneidgeräts, das mit einer Schihtzusammensetzung gemäß der Erfindung überzogen ist;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Frontansicht eines Lasers innerhalb eines durch reflektierende Oberflächen definierten Resonators, von denen wenigstens eine eine erfindungsgemäß hergestellte Schicht aufweist; .

Fig. 5 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht auf eine Vorrichtung mit einem Lager, dessen Oberfläche durch eine erfindungsgemäß hergestellte Schicht gebildet ist;

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Fig. 6 ein Koordinatendiagramm mit auf der Ordinate aufgetragenen Knoop Härtezahlen und auf der Abszisse aufgetragenen NiederSchlagstemperaturen, das die Beziehung zwischen diesen beiden Parametern für Materialien aus den beiden Nennzusammensetzungen der Erfindung zeigt;

Fig. 7 ein Koordinatendiagramm mit auf verschiedenen Ordinatenparametern aufgetragenen Werten des spezifischen Widerstandes und des Widerstands-Temperaturkoeffizienten und auf der Abszisse aufgetragenen Werten der Niederschlagstemperatur, das die Beziehung dieser Parameter für beide Zusammensetzungsgruppen gemäß der Erfindung zeigt; und

Fig. 8 ein Koordinatendiagramm mit dem Reflexionsvermögen relativ zum niedergeschlagenen Aluminium auf der Ordinate und der Wellenlänge auf der Abszisse, das diese Parameter für die beiden Schichtzusammen— Setzungen gemäß der Erfindung zeigt.

A. Schichtzusammensetzung

Der Einfachheit halber wird die Erfindung anhand der Nennzusammensetzungen Mo₅Ru₃ und W₃RUp erläutert. Wenn auch die Nennformeln die Atomverhältnisse der angegebenen Elemente angeben, hat dies keine Bedeutung für die Eigenschaften bzw. Natur der Schichtmaterialien. So wurde beispielsweise nicht festgestellt, daß die Zusammensetzungen echte, feste, intermetallische Verbindungen sind. Tatsächlich sind die Körpereigenschaften für den Gesamtbereich der Zusammensetzungen von Interesse, welche durch die Formeln ^Mo 4V₁-J₃ c^Ru3 ^unc^ ^W2 4 bis 3 Ruρ beschrieben werden können.

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Die erfind.ungsgemäßen Schichten werden zweckmäßiger Weise
durch Zerstäuben unter Verwendung von Targets der vorgenannten Zusammensetzungen hergestellt. Derartige Targets
können Oberflächen aus Sigma—Phasen-Material haben oder beispielsweise aus feinkörnigen Mischungen der angegebenen Elemente oder einer anderen Zusammensetzung, die die Schichtmaterialien ergibt, gebildet werden.

Zusammensetzungen der vorgenannten Art sind die "wesentlichen" Zusammensetzungen der Erfindung. Verschiedene Anwendungsfälle können zur Steigerung solcher Eigenschaften wie spezifische Absorptionen für besondere Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung; Fluoreszenz; magnetische Eigenschaften; Adhäsion usw. Beimischungen bzw. Zusätze erforderlich machen.

B. Struktur

Die erfindungsgemäß angestrebten Eigenschaften sind mit der Schichtstruktur eng verknüpft. Die Phase der Schicht wurde
bisher nicht definitiv identifiziert; es wird jedoch angenommen, daß sie eine Niedertemperaturphase ist, welche sich von derjenigen der Sigmaphase unterscheidet, die notwendigerweise bei hohen Temperaturen hergestellten oder behandelten Grundmaterial zugeordnet ist. Die Eigenschaften gehen nicht auf die zweidimensionale Natur der Schichten zurück; und es hat sich gezeigt, daß die Eigenschaften für den gesamten
Dicken b ereich von einem Bruchteil eines Mikrometers bis zu

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vielen Mikrometern (z.B. von 300 A* bis 10 pm) im.wesentlichen unverändert sind. Die Vorrich'tungseigenschaften bzw. Körpereigenschaften hängen von der Temperatur beim Niederschlagen ab; so kann beispielsweise der Widerstands-Temperaturkoeffizient unter gewissen Umständen durch Änderung der -Niederschlagstemperatur von einem negativen zu einem positiven Wert geändert werden.

Massive Materialien bzw. Grundmaterialien der den erfindungsgemäßen Schichten entsprechenden Zusammensetzung sind bereits bekannt. Verwiesen wird z.B. auf 11,A.I.M.E. Met.Soc.Conf., 383 (1961); 45, Zeit. Metallkunde, 23 (1954). Die bekannten Eigenschaften des massiven Materials sind zwar attraktiv, unterscheiden sich jedoch von denjenigen der Schichten und sind letzteren generell unterlegen» So sind beispielsweise die Knoop Härtewerte für massive Proben aus MOrRu» und W₃Ru₇ 1200 bzw. 600 im Vergleich zu den typischen Schichtwerten von 1600 bzw. 2400.

C. Schichtherstellung

Der wesentlichste Parameter ist die Niederschlagstemperatür. In Abhängigkeit von den gewünschten Schichteigenschaften liegt die Schichttemperatur während dem Niederschlagen der Schicht gewöhnlich im Bereich von etwa 400° C bis 700° Cj für einige Zwecke können jedoch Schichttemperaturen herunter bis zu 100 C oder herauf bis zu 1000⁰C geeignet sein. Obwohl andere Methoden

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zum Niederschlagen bei Temperaturen innerhalb dieses Bereiches führen können, sind wirtschaftliche Gesichtspunkte für die Verwendung der Zerstäubungs- bzw. Aufstäubungs-. methode ursächlich. Ein Vorteil der Aufstäubungsmethode gegenüber beispielsweise dem Niederschlagen durch Aufdampfen besteht in der Möglichkeit, durch Verwendung eines Targets mit genau der gewünschten Schichtzusammensetzung die Zusammensetzung unter gleichbleibenden Bedingungen aufrechtzuerhalten. Bei der Vakuum-Aufdampfmethode oder der Verwendung von Trägersystemen können sich Komplikationen durch Änderung der Flüchtigkeit der Komponenten der elementaren oder Verbindungs-Mutterquelle ergeben. Methoden zur Konstanterhaltung der Zusammensetzung trotz veränderlicher Flüchtigkeit sind jedoch bekannt. Verwiesen wird beispielsweise auf die US-PS 3,321,278.

Eine Aufstäubungsmethode, die sich zum Niederschlagen verschiedener Schichten, einschließlich derjenigen gemäß der Erfindung, als besonders zweckmäßig erwiesen hat, ist als Getter aufs täubung bekannt. Diese inzwischen generell gebräuchliche Methode verwendet eine Anordnung, bei der Verunreinigungen aus der eindringenden Atmosphäre entfernt werden, be— · vor ein Kontakt mit einem der für den AufstäubungsYrgang wesentlichen Elemente hergestellt wird. Verwiesen wird beispielsweise auf 35, Journal of Applied Physics, 554 (1964), wo diese Methode beschrieben ist.

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Zerstäubungstargets enthalten solche Bestandteile, die nach Eigenschaft und Menge mit den durch die allgemeinen Schichtformeln Mo, . . --Ru-, und W₀ - , . - _cRu„ bezeichne-

4 bis 6 3 2,4 bis 3,6 2

ten Zusammensetzungen identisch sind. In das Target können auch solche Bestandteile einbezogen werden, die zur Änderung der Schichteigenschaften zwecks Anpassung an besondere Vorrichtungsbedürfnisse dienen. Ein hoher Reinheitsgrad ist bei den beschriebenen Eigenschaften der wesentlichen Zusammensetzungen nicht erforderlich, und in normaler Praxis reicht die Aufrechterhaltung eines Target-Reinheitsgrads von 99 % in Bezug auf unerwünschte Verunreinigungen aus. Targets können beispielsweise durch Lichtbogenschmelzen hergestellt werden, wobei sich in der Regel ein Sigma-Phasen-Massivmaterial bzw. Grundmaterial ergibt. Sie können auch durch andere Mittel, z.B. aus körnigem Material hergestellt werden, das trocken gepreßt und/oder zur Erhöhung der Homogenität gesintert werden kann.

Die Umgebungsatmosphäre beim Zerstäuben ist ebenfalls unkritisch, und übliche Inertgase, z.B. Argon, Helium und Neon können zu diesem Zweck verwendet werden.

Der Bereich der Niederschlagstemperatur wurde bereits angegeben. Die Zerstäubungsbedingungen sind im übrigen konventioneller Art, und vorgegebene Bedingungen sind sowohl von der Vorrichtung als auch von anderen Arbeitsparametern abhängig. So wurden beispielsweise beschriebene Materialien

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bei Spannungen zwischen Anode und Target in Bereichen von 1000 bis 2000 Volt niedergeschlagen; Ströme für Drücke über den Bereich von 50 bis 100 Mikrometer Quecksilber änderten sich von 3 bis 15 Milliampere. Typische Niederschlagsgeschwindigkeiten variierten zwischen 100 und 300 A pro Minute. Die in einigen der Zeichnungsfiguren angegebenen Eigenschaften wurden an Schichten gemessen, die wie folgt hergestellt wurden:

Mo₅Ru₃: 2000 Volt, 6 Milliampere, 51 Mikrometer Argondruck ergaben eine Niederschlagsgeschwindigkeit von 260 Ä pro Minute.

W₃Ru₂ : 2000 Volt, 10 Milliampere, 72 Mikrometer Hg-Druck ergaben eine Niederschlagsgeschwindig— keit von 206 A* pro Minute.

Die hergestellten Schichten hatten in typischer Ausführung eine Dicke von 0,3 bis 10 Mikrometer; sowohl dünnere als auch dickere Schichten zeigen jedoch ähnliche Eigenschaften.

Die gemessenen Schichteigenschaften wurden mit der Niederschlagstemperatur in Beziehung gesetzt. Diese Eigenschaften wurden an auf Substraten niedergeschlagenen Schichten gemessen, wobei die Substrate durch Wärmeleitung von elektrisch beheizten Substratunterlagen erwärmt wurden. Temperaturen sind diejenigen der niedergeschlagenen Schicht, bestimmt durch Pyrometermessung (im Vergleich zu den durch Thermoelementmessung festgestellten Träger— bzw. Unterlagentempera— türen). Es wurde festgestellt, daß Temperaturgradienten

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zwischen dem erhitzten Träger und der Schicht innerhalb der Grenzen von 100° C bis 250 C liegen. Einige gemessene Ergebnisse wurden durch Verwendung bestimmter Trägerformen verbessert, deren Auslegung so gewählt wurde, daß sich ein Temperaturgradient innerhalb einer einzigen niedergeschlagenen Schicht ergab.

D. Unterlage

Es wurde festgestellt, daß die Schichtzusammensetzungen sehr gut haften. Geeignete Unterlagenjnaterialien sind auf die vorgesehene Verwendung abgestellt; selbstverständlich müssen alle Unterlagenmaterialien den Niederschlagsbedingungen standhalten. Soweit Schichten als Schaltungselemente dienen, sind die Unterlagen— bzw. Substratmaterialien notwendigerweise isolierend. Sofern die vorgesehenen Anwendungsfälle hohe Temperaturen oder korrosive Atmosphären erwarten lassen, sollten die Substrate geeignet gewählt sein, um diesen Bedingungen standzuhalten.

Obwohl die generelle Natur der Beschreibung teilweise auf Experimenten beruht, bei denen Substratzusammensetzungen geändert wurden, beruhen viele der angegebenen Ergebnisse auf der Verwendung eines "Standart" Substrats bzw. einer "Standart¹¹ Unterlage. Für diese Zwecke wurden Schichten auf Saphir niedergeschlagen. Diese Standartunterlage wurde auf verschiedene Weise in Abhängigkeit von den zu messenden

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Parametern feehandelt. So umfaßte die Behandlung zur Vorbereitung von Reflexionskraftmessungen beispielsvrise ein mechanisches Polieren, um die Oberflächengüte der Unterlage bzw. des Substrats wenigstens in die Größenordnung der vorgesehenen Schichtdicke, z.B. ein Mikrometer oder besser zu bringen. Bei verschiedenen Reinigungsprozessen wurden die Verfahrensschritte des Waschens in siedender Phosphorsäure, Lufttrocknens, Waschens inAlkohol usw. angewendet.

1. Härte

Härtewerte sind jene der Knoop-Härteskala. Verwiesen wird beispielsweise auf Metals Handbook, herausgegeben von T. Lyman, ASU, Cleveland, Seite 93 (Ausgabe 1948).

Die Härtewerte sind für beide Nennzusammehsetzungen als Funktion der Niederschlagstemperatur in Fig. 6 gezeigt. Wie aus dieser Figur zu erkennen ist, wächst die Härte mit bis zu etwa 500° C zunehmender Niederschlagstemperatur. Höhere Temperaturen ergeben keine weitere Zunahme und u.U. eine leichte Abnahme der Härte.

Zwar wurden verschiedene Bedingungen hergestellt, jedoch

die
beziehen sich in Fig. 6 angegebenen Werte auf Schichten

einer Dicke von etwa 10 Mikrometern unter Verwendung von

Tiefe Meßgewichten zwischen zwei und fünfzig Gramm. Die aes durch

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den Eindringkörper hervorgerufenen Eindrucks war generell geringer als 5 % der Schichtdicke. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte aus fünf Messungen, deren mittlere Schwankung weitgehend auf Oberflächenunebenheiten zurückgeht und einen Bereich von - 10 bis £ 20 % überspannt.

Der gemessene Härtewert hing in gewissem Umfang von der verwendeten Last ab. Eine typische Lastzunahme um einen Faktor von fünf führte zu einer Verringerung der Härte von etwa 15 %. Unterlagen- bzw.' Substrateffekte sind natürlich bei schweren Lasten signifikanter, und die Tests mit geringen Lasten sind bezeichnender für die zugehörige Schichteigenschaft. Verschiedene Härtewerte sind in Fig. 6 gezeigt. Eine kurze Zusammenfassung ist in Tabelle I angegeben.

TABELLE I
(genaue Werte in Fig. 6 angegeben)

Zusammensetzung NiederSchlagstemperatür Härte

600 - 700

1200 - 1500 600 - 700

1500 - 2400

2. Ätzwiderstand

Dieser Parameter ist in den Tabellen II und III angegeben. Der Ätzwiderstand wurde"durch Messung des Gewichtsverlustes nach Eintauchen in das Ätzmittel über 15 Minuten bestimmt.

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Mo₅Ru₃	100° C
Mo₅Ru₃	500° C
W₃Ru₂	100° C
W₃Ru	550° C

Als Ätzmittel fanden verschiedene übliche Säuren und Basen Verwendung. Die Messungen wurden bei Zimmertemperatur und

,o

bei etwa'100 C ausgeführt.

Die für die angegebenen Tests verwendeten .MOc-Ru₃-hatten eine Dicke von 4000 S und wogen etwa 180 Mikrogramm. W-Ru„-Schichten waren 3000 A* und wogen etwa 200 Mikrogramm. Die angegebenen Gewichtsverlustmessungen haben schätzungsweise eine Genauigkeit von - 5 Mikrogramm.

TABELLE II : Ätzwiderstand von W₃Ru₃

Schichten Ätzmittelkonz., 'Gewichtsverlust Dickenreduktion Ausnahmen ange- (ug/sec./cm ) .(8/sec.) geben

3.000 ftdick

Gewicht'"»- 200 pg

Niederschlagstemp.*-» 200 C

kalte 3Hc£-lHN0_o 0

kalte	ECl	0	0
kalte	NH₄OH	0	0
kalte	H₂O₂	0	0
heiße	HNO₃	0	0
heiße	H₃PO₄	0	0
heiße	HP	0	0
heiße	H₂SO₄	0	0
heiße	NH₄OH	0,0854	0,52
heiße	IHF-IHNO-,	0,121	0,73

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Schichten Ätzmittelkonz., Gewichtsverlust Dickenreduktion Ausnahmen ange- (ug/sec./cm ) (Ä/sec.)

geben

Nxederschlc temp.->y 2OO^C	H₂O₂	> >	₃	0,14	0,85
	HC&	2°2	ν 0,55 -	> 3,33
	3HCi-IHNO	2°2	>0,55	>3,33
	2NH₄OH-IH		2,07	12,5
Niederschli temp.~ 550^c	2NH₄OH-IH	₃	0	0
	IHF-IHNO₃	2° 2	0,012	0,075
	3HC£-1HNO	.)	0,126	0,77
	2NH₄OH-IH	.)	0,33	2,0
	NaOH (Ges.Lösg	0,076	0,46
	NaOH (Ges.Lösg	>0,55	>3,33
igs- C heiße
heiße
heiße
heiße
^JC ' kalte
heiße
heiße
heiße
60° C
100° C

TABELLE III : Ätzwiderstand von Mo₅Ru₃

Schichten Ätzmittelkonz., Gewichtsverlust Dickenreduktion

A* Dicke Ausnahmen ange- (ug/sec./cm ) (ft/sec.) Gewicht^ geben
ug

Niederschlags—

temp, r- 100 C kalte 3HC£-IHNO₃ . 0 0

heiße H₃PO₄ 0 0

kalte H₃O₂ 0 0

kalte HNO₃ 0 -0

kalte H₃SO₄ 0,022 0,2

kalte HCl 0,025 0,23

kalte HF 0,028 0,25

kalte NH₄OH 0,025 0,23

heiße NH₄OH 0,047 0,42" 409839/0923

Schichten

4000 X Dicke

Gewichte 180 ug

Niederschlags· temp.~300 C

- 15 -

Atzmittelkonz., Ausnahmen angegeben

Gewichtsverlust (ug/sec./cm )

heiße 3HCg-IHNO.

>0,47

Dickenreduktion (A/sec.)

> 4,4

Niederschlags- ^heiße ^UCt temp.~450° C k_aite 1HF-1HN0	0 0	0 0
kalte 2NH₄OH-IH₂O₂	0	0
kalte HF	0	0
• heiße 2NH₄OH-IH₂O₂	0	0
25° C NaOH (halb ges.Lösg.)	0	0
Niederschlags- temp .^450 C 100 C NaOH (halb ges.Lösg.)	0	0
25°C NH₄OH	0	0
90°C NH₄QH	0	0
25°C NaOH (ges.Lösg.)	0	0
6O⁰C NaOH (ges.Lösg.)	0	0
100⁰C NaOH (ges.Lösg.)	0,025	0,27
Schichten Säuren Gewichtsverlust (ug/sec./cm )	Dickenreduktion (Ä/sec.)

4000 A* Dicke Gewicht λ, 180 pg

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Schichten Säuren Gewichtsverlust Dickenreduktion

(pg/sec./cm ) (8/sec.)

Niederschlagstemp.-v 450⁰C

kalte	2H₂SO₄-IH₂O₂	0,0055	0,05
kalte	IHF-IHCl	0,011	0,1
heiße	H₂O₂	0,016	0,15
heiße	HNO₃	0,033	0,3
heiße	H₂SO₄	0,033	0,3
heiße	3HCl-IHNO₃	0,050	0,45

Niederschlagstemp. ·* 600 C

heiße 3HCl-IHNO₃ 0,040 0,33

Schichten beider Zusammensetzungen, die bei verschiedenen Temperaturen niedergeschlagen wurden, zeigten bei den meisten azidischen Medien bei Zimmertemperatur praktisch keinen Angriff. Bei 15 mimügem Eintauchen ergaben sich keine Anzeichen eines Abblättern und kein Verlust des ursprünglich hellen metallischen Glanzes.

Der Ätzwiderstand erfuhr für eine Anzahl von Säuren auch bei Temperaturen in der Nähe der Siedepunkte der Ätzmittel (etwa 100° C) keine Einbuße. Ähnlich der Härte wächst der Ätzwiderstand bis zu dem Temperaturbereich von 450 bis 600° C mit der Niederschlagstemperatur. Die größte Angriffsgeschwindigkeit ergibt sich bei W₃RUp (etwa 2 °v pro Sekunde) durch heiße 2NH₄OH-IHpO₂ und (0,77 % pro Sekunde) durch heißes Königswasser. 409839/0923

Der, beste Ätzwiderstand ergibt sich für Mo₅Ru₃ bei einer Niederschlagstemperatur von etwa 450 C· Am stärksten wird diese Zusammensetzung durch heißes Königswasser angegriffen (0,3 bis 0,45 8 pro Sekunde).

3. Spezifischer elektrischer Widerstand

Der spezifische elektrische Widerstand S ^und der Widerstands-Temperaturkoeffizient sind beide als Funktion der Niederschlagstemperatur in Fig . 7 aufgetragen. Die Messungen wurden mit einer Standart-Vierpunkt-Sonde unter Verwendung niedriger Wechselströme durchgeführt. Die Schichtdicken lagen im Bereich von 1 bis 2 Mikrometern. Die aufgetragenen Kurven beziehen sich auf Messungen bei 25° C. Zusätzliche Messungen wurden in flüssigem Stickstoff und flüssigem Helium durchgeführt. Superleitende Übergangstemperaturen wurden ebenfalls in der weiter unten beschriebenen Weise aufgezeichnet.

Der aufgetragene Widerstands-Temperaturkoeffiaent berücksichtigt die Änderung über das 220° C-Intervall zwischen 25° C bis herunter auf -195° C. Demgemäß ist diese Ordinateneinheit definiert als

-J>- 195° C

J>25°C χ 220.

Es wird postuliert, daß der fallende Wert des spezifischen Widerstandes zwischen Niederschlagstemperaturen von 25 C und

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400 C auf die gleichzeitige Zunahme der Korngröße zurückgeht. Während die Messungen, wie oben angegeben, mit Proben gleichförmiger Schichtdicke durchgeführt wurden, ergaben andere Messungen, daß der spezifische Widerstand von der Schichtdicke über einen Bereich von 1 Mikrometer bis 10 Mikrometer unabhängig ist. Der Widerstands- Temperaturkoeffizient ist bei dem Molybdän-enthaltenden Material nahezu Null und leicht negativ für das Wolfram-enthaltende Material. Wie sich aus der Figur ergibt, steigen beide Temperaturkoeffizienten

mit zunehmenden Niederschlagstemperaturen und erreichen ein Maximum von 500 bis 1000 ppm bei T =1000° C.

4. Optische Reflexionskraft

Die Reflexionskraft wurde im Wellenlängenbereich von 0,3 bis 20 Mikrometer unter Verwendung eines Doppelstrahlspektrometers gemessen. Die in Fig. 8 als Funktion der Wellenlänge aufgetragenen Reflexionskraftwerte wurden auf Aluminium bezogen. (Aluminium hat eine Reflexionskraft von 90 % oder mehr über den größten Teil des untersuchten Spektralbereichs.) Die Schichtdicken betrugen etwa 2000 A¹. Die Schichten wurden insgesamt bei 100 C niedergeschlagen. Andere Beobachtungen zeigen praktisch die Unabhängigkeit der Reflexionskraft von der NiederSchlagstemperatur. Die Reflexionskraft war über den gesamten Spektralbereich, für den die Daten angegeben sind, gut, mit Ausnahme des Wellenlängenbereichs nahe 8000 A.

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5. Superleitfähiqkeit

Beide Zusammensetzungen wurden mit höheren Werten der Sprungtemperatur T entsprechend niedrigeren Niederschlagstemperaturen superleitend. T für ΜΟςΚιΐ- war etwa 8 K für

C JO

OO '

T_ zwischen 70 C und 600 C. Der entsprechende T -Wert für W-RUp war etwa 4,8 K. Bei höheren Niederschlagstemperaturen sank T und erreichte schließlich Werte unterhalb von 4>2 K für T_D etwa 900° C.

F. Figuren

Fig. 1 zeigt.eine Unterlage 1 beispielsweise aus Saphir, die mit einer Schicht 2 aus nominell im wesentlichen Mo₅Ru- und W₃Ru₂ überzogen ist.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Schnittansicht auf eine integrierte Schaltung 5 mit zwei Transistoren 6 und 7, die aus einem Schichtmaterial gemäß der Erfindung gebildet sind.

Fig. 3 zeigt eine übliche Rasierklinge 10 mit Schneidkanten 11 und 12, die ebenfalls mit einer der hier beschriebenen Zusammensetzungen beschichtet sind.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Laser 15, der ein stimuliert emittierendes Medium 16 und Endteile 17 und 18 aufweist, von denen wenigstens eines mit einer Innenfläche, z.B. 19, versehen ist, welche mit einem hier beschriebenen Material beschichtet ist. Das stimuliert emittierende Medium 16 kann

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ein korrosives gasförmiges Material, z.B. ein Hochtemperaturgas sein. Die Anregungsvorrichtung, mögliche Zirkulationsvorrichtungen usw., welche zum Laserbetrieb notwendig sind, sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Fig. 5 zeigt einen Teil eines Lagers 25, dessen Innenfläche 26 mit dem erfindungsgemäßen Material beschichtet ist. Eine enggepaßte Welle 27 ist auf der Lageroberfläche 26 gelagert.

Fig. 6 bis 8 zeigen graphisch gewisse Schi: hteigenschaften, die zuvor im einzelnen erörtert wurden.

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Claims

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Ansprüche

\ lJ Verfahren zum Herstellen eines Körpers mit einer Zusammensetzung, die aus durch die Formeln Mo. ,. g^Ru3 ^un(3 ^wo 4 bis 3 RU₂ dargestellten Zusammensetzungen ausgewählt ist, wobei die Formelindizes relative Atomzahlen darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zur Erzielung wählbar geänderter Körpereigenschaften als Schicht von 300 A bis 10 Mikrometer Dicke auf einer Unterlage durch Aufstäuben niedergeschlagen wird, wobei die Unterlage auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß die Schichttemperatur im Bereich von 100 bis 1000° C liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufstäuben von einem Target aus erfolgt, bei dem zumindest die freiliegende Oberfläche eine mit der Zusammensetzung der Schicht im wesentlichen identische Zusammensetzung hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Substrats so eingestellt wird, daß die Schicht bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 700 C niedergeschlagen wird.

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ORiQlMAL INSPECTED
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Substrats so eingestellt wird, daß das Niederschlagen der Schicht mit der zuerst genannten Zusammensetzung im Temperaturbereich von 100 bis 300 C und mit der zuletzt genannten Zusammensetzung im Temperaturbereich von 100 bis 500° C erfolgt.
5. Körper, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

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