DE2528103B2

DE2528103B2 - Verfahren zur Herstellung einer Kristallschicht

Info

Publication number: DE2528103B2
Application number: DE2528103A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hirakata Hayakawa; Kenzo Hirakata Ohji; Kiyotaka Nara Wasa; Osamu Suita Yamazaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2528103A1; FR2276698B1; US3988232A; GB1506524A; DE2528103C3; FR2276698A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kristallschicht, bei dem die Kristallschicht auf mehrere Substrate durch Kathodenzerstäubung eines Quellenmaterials abgelagert wird, wobei das Quellenmaterial die Form einer konvex gekrümmten Oberfläche oder einer Polyederfläche besitzt, und die Substrate so untergebracht sind, daß sie der Oberfläche des Quellenmaterials gegenüberliegen, wobei die Oberflächen der Substrate rechtwinklig zu der kürzesten bo Verbindungslinie zwischen der Oberfläche des Quellenmaterials und der Substrate liegen und die Substrate in einem Abstand von dem Quellenmaterial angeordnet sind, wobei das Verhältnis des Abstandes zwischen den Substraten und der Oberfläche des Quellenmaterials zum Krümmungsradius der Oberfläche des Quellenmaterials, das die Form einer konvex gekrümmten Oberfläche besitzt, bzw. zum Radius der Hüllfläche der Polyederoberfläche des Quellenmaterials, im Bereich von 0,4 bis 20 liegt, und wobei die Substrate auf einem Substrathalter angeordnet sind, der von einer Anode entfernt angeordnet und zu dieser hingewandt ist, die mit öffnungen versehen ist, wobei die Zerstäubung durch eine Kathodenzerstäubung des Quellenmaterials auf die Substrate durch die Öffnungen der Anode hindurch erfolgt

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 21 26 095 bekanntgeworden. Mit Hilfe des bekannten Verfahrens werden Rasierklingen unter Verwendung von Platinchromlegierungen als Quellenmaterial mittels Kathodenzerstäubung mit einer Deckschicht versehen, was die Güte der Rasierklingen verbessern soll.

Eine der Kathodenzerstäubung dienende Vorrichtung, bei der die sprühaktive Kathodenoberfläche konkav geformt ist, ist aus der DE-OS 2042 023 bekannt Außerdem ist es bekannt, in das Innere einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung eine zylinderförmige Einrichtung mit polygonem Querschnitt zur Aufnahme von Schichtträgern hineinragen zu lassen (DE-AS 15 15 312). Kristallschichten sind bekanntlich in weitem Umfang zur Herstellung von Festkörperelementen eingesetzt worden, wobei piezoelektrische Kristallschichten zur Herstellung akustischer Dünnschichtelemente geeignet sind. Die dabei eingesetzten Stoffe sind zahlreich, wobei beispielsweise ZnO dafür bekannt ist, bei Aufdampfverfahren schlecht reproduzierbare Ergebnisse zu liefern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Kristallschicht der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich die kristallographischen und piezoelektrischen Eigenschaften der gewonnenen Kristallschichten gut steuern lassen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung des Verfahrens zur Herstellung einer piezoelektrischen Schicht unter Verwendung eines Quellenmaterials aus Zinkoxid, LiNbO₃, der Sillenit-Familie der Wismutoxide, Zinkselenid, Kadmiumsulfid, Zinksulfid, Kadmiumselenid, Aluminiumnitrid und Galliumnitrid.

Überraschenderweise erhält man durch die beschriebene Anwendung des bekannten Verfahrens zur Verbesserung der Eigenschaften von z. B. Rasierklingen eine piezoelektrische Kristallschicht unerwartet hoher Güte. Außerdem wird dadurch insbesondere die Massenproduktion piezoelektrischer Schichten der genannten Zusammensetzung wegen ihrer konstantbleibenden Eigenschaften ermöglicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des beschriebenen Verfahrens sind in den Unteransprüchen herausgestellt. Einerseits wird durch die Wahl des Bereiches für den Atmosphärendruck eine maximale Schichtwachstumsrate erreicht; andererseits hatten die resultierenden ZnO-Schichten bei Sauerstoffkonzentrationen über 80% eine schlechte Orientierung; bei Konzentrationen unter 10% zeigten die resultierenden ZnO-Schichten keine Piezoelektrizität, da der elektrische spezifische Widerstand zu gering war.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen eingehend erläutert.

F i g. 1 ist eine schematisierte Schnittdarstellung einer herkömmlichen ebenen Dioden-Zerstäubungsvorrichtung;

F i g. 2a und 2b sind schematisierte Schnittdarstellungen der Anordnungen des Quellenmaterials und der Substrate zur Herstellung von Kristallschichten;

F i g. 3 ist eine schematisierte Schnittdarstellung eines

!■-ff.

Zerstäubungssystems mit konzentrischen sphärischen Elektroden;

F i g. 4 ist eine schematisierte Schnittdarstellung eines Zerstäubungssystems mit konzentrischen halbkugeligen Elektroden;

F i g. 5 ist eine schematisierte Schnittdarstellung eines Zerstäubungssystems mit koaxialen Zylinderelektroden.

Die F i g. 1 zeigt ein herkömmliches HF-Zerstäubungssystem in Form einer Diode mit ebenflächigen Elektroden, wobei das Bezugszeichen 50 das gesamte ι ο System aus der Scheibenkathode 25 und einer Scheibenanode 26 in einem Gefäß 11 bezeichnet Die Scheibenkathode 25 besteht aus dem Quellenmaterial. Die Substrate 4 sind auf einem Halter 27 angeordnet und der Kathode 25 zugewandt, und mit einer Magnetspule 29 ist ein magnetisches Feld in der mit den Pfeilen 28 angedeuteten Richtung parallel zu einem elektrischen Feld aufgebracht, das die Betriebsspannungsquelle 12 liefert

Bildet sich bei Verwendung von beispielsweise ZnO als Quellenmaterial in einem derartigen herkömmlichen Zerstäubungssystem eine piezoelektrische Schicht auf dem Substrat 4 aus, besteht das Problem, daß sich die kristallographischen Eigenschaften hier nicht mit guter Reproduzierbarkeit einstellen lassen, auch wenn die Bedingungen der Zerstäubungsvorgänge untereinander genau gleich gehalten werden.

Nach dem vorliegenden Verfahren lassen sich diese Schwierigkeiten der herkömmlichen Technik umgehen. Die F i g. 2 zeigt ein prinzipielles Ablagerungssystem 10 m nach dem vorliegenden Verfahren, wobei die Oberfläche des Quellenmaterials 1, das zur Kristallschichtherstellung durch Aufdampfen auf die Substrate 4 aufgebracht werden soll, die Form einer konvex gekrümmten Fläche 2, wie es die F i g. 2A zeigt, oder r> einer Polyederfläche 3 nach F i g. 2B annimmt, wobei die Substrate 4 der Oberfläche dieser Quellenmaterialien zugewandt angeordnet sind.

Es hat sich herausgestellt, daß in dem Ablagerungssystem 10 die aus den Quellenmaterialien austretenden w Teilchen strahlartig zu den Substraten fließen; dieser Fluß bewirkt den Wuchs einer hochorientierten Kristallschicht unter bestimmten Abmessungsbedingungen. Sind die Quellenmaterialien als konvex gekrümmte Fläche 2 angeordnet, sollte, um derart stark orientierte v> Schichten zu erhalten, das Verhältnis des Abstandes zwischen dem Substrat und der Oberfläche des Quellenmaterials zum Krümmungsradius der Quellenmaterialien zwischen 0,4 und 20 liegen. Es hat sich weiterhin ergeben, daß im Fall eines Quellenmaterials mit Polyedergestalt das Verhältnis des Abstandes des Substrats von der Oberfläche des Quellenmaterials zum Krümmungsradius der Hüllkurve der Polyederflächen ebenfalls zwischen 0,4 und 20 liegen sollte, um die bevorzugten, stark orientierten Kristallschichtcn zu erhalten. Ist dieses Verhältnis kleiner als 0,4 zeigen die resultierenden Schichten sowohl bei konvex gekrümmten als auch bei Polyederflächen eine schlechte kristallographische Orientierung. Ist das Verhältnis größer als 20, werden die Abmessungen des Ablage- e,o rungssystems zu groß.

Das Verfahren zur Herstellung von Kristallschichten in dem Ablagerungssystem 10, wie es oben beschrieben ist, ist hervorragend geeignet zur Herstellung von piezoelektrischen Kristallschichten. Folglich läßt das Verfahren sich mit Vorteil einsetzen zur Herstellung akustischer Dünnschichtelemente wie beispielsweise akustischer Dünnschichtfilter.

Weiterhin ist für das beschriebene Verfahren ein Kathodenzerstäubungsschritt zur Verdampfung des Quellenmaterials sehr nützlich. Ein HF-Zerstäubungsschritt ist sehr vorteilhaft anwendbar, da sich unterschiedliche Quellenmaterialien verdampfen lassen.

Als praktisch einsetzbare Anordnung zur Durchführung der Kathodenzerstäubung im beschriebenen Verfahren ist ein Zerstäubungssystem mit konzentrischen sphärischen Elektroden nach Fig.3 brauchbar. Das System 20 der F i g. 3 weist eine innere sphärische Kathode 6, eine äußere sphärische Anode 8 mit Öffnungen und einen der Kathode 6 zugewandten sphärischen Substrathalter 9 auf. Die Substrate 4 sind auf dem sphärischen Substrathalter 9 an den Öffnungen entsprechenden Stellen angeordnet. Die Oberfläche 7 der sphärischen Kathode 6 enthält die piezoelektrischen Materialien. Sie sind innerhalb des Glockengefäßes 11 angeordnet das ein ionisierbares Gas enthält Zwischen der Kathode 6 und der Anode 8 liegt ein Hochspannungsnetzteil 12, das eine Glimmentladung zwischen Kathode und Anode bewirkt die die Quellenmaterialien durch Zerstäuben verdampft Mit dem in der Fig.3 dargestellten Zerstäubungssystem lassen sich in einem Zerstäubungsgang viele Kristallschichten mit gleichförmiger Dicke und guter Kristallinität herstellen.

Weiterhin ist für den Kathodenzerstäubungsschritt nach der vorliegenden Verfahren ein Zerstäubungssystem mit konzentrischen halbkugelförmigen Elektroden nach F i g. 3 einsetzbar. Wie in der F i g. 3 gezeigt weist das Zerstäubungssystem 30 mit konzentrischen halbkugelförmigen Elektroden eine innere halbkugelige Elektrode 12, eine äußere halbkugelige Elektrode 13 mit Öffnungen und einen halbkugelförmigen Substrathalter 14 auf, auf dem die Substrate 4 der Kathode 12 durch die öffnungen zugewandt angeordnet sind.

Das Zerstäubungssystem mit konzentrischen halbkugeligen Elektroden ist vorteilhaft, da die Substrate sich bequemer auf den Substrathalter setzen lassen als bei dem Zerstäubungssystem 20 mit konzentrischen sphärischen Elektroden. Weiterhin lassen sich im System 30 die Kathode, Anode und der Substrathalter leichter in Stellung bringen; folglich ist letzteres besser geeignet für die Massenfertigung.

Auch das Zerstäubungssystem mit koaxialen zylindrischen Elektroden nach F i g. 5 ist für die Kathodenzerstäubung in der Massenfertigung geeignet Wie in der Fig.5 dargestellt weist das Zerstäubungssystem mit koaxialen zylindrischen Elektroden nach Fig.5 eine innere zylindrische Elektrode 15, eine äußere zylindrische Elektrode 16 mit öffnungen sowie einen zylindrischen Substrathalter 17 auf, auf dem die Substrate 4 der Kathode durch die Löcher hindurch zugewandt angeordnet sind. Auch das System 40 mit koaxialen zylindrischen Elektroden ist gegenüber dem System 20 mit konzentrischen sphärischen Elektroden vom Gesichtspunkt der Massenfertigung her sinnvoller. Es lassen sich viele Substrate in einem Zerstäubungsschritt verarbeiten, wenn man ein System mit langen zylindrischen Elektroden einsetzt. Weiterhin ist es ein Vorteil, daß mehrschichtige Kristallbeläge sich kontinuierlich in nur einem Zerstäubungsschritt erreichen lassen, wenn man ein System mit koaxialen zylindrischen Elektroden verwendet, bei dem die Zusammensetzung der Kathodenoberfläche sich entlang der axialen Länge ändert und man die Substrate während des Zerstäubungsvorganges an der Kathode entlang bewegt.

Es hat sich herausgestellt, daß man hei dem

beschriebenen Verfahren eine hohe Schichtwuchsgeschwindigkeit erreichen kann, wenn man auf geeignete Weise ein Magnetfeld anlegt. Bei dem System 20 mit den konzentrischen sphärischen Elektroden beispielsweise fördert ein in der Radialrichtung 18, d. h. parallel zum elektrischen Feld zwischen der Kathode 6 und der Anode 8 angelegtes Magnetfeld die Wuchsgeschwindigkeit. Weiterhin bewirkt das Magnetfeld bei niedrigen Drücken im Zerstäubungssystem eine stabilere Glimmentladung, wodurch sich wiederum eine hoch reproduzierbare Massenfertigung solcher aufgestäubten Kristallschichten erreichen läßt. Das Magnetfeld erzeugt man beispielsweise mit einer kurzen Zylinderspule 19, die wie in F i g. 2 angeordnet ist. Die Spule 19 bringt das Magnetfeld etwa in der Radialrichtung 18 im oberen und unteren Teil des konzentrischen sphärischen Elektrodensystems auf.

Im Fall der konzentrischen halbkugeligen Elektrodensysteme fördert ein Magnetfeld, das in Radialrichtung 21, d. h. parallel zum elektrischen Feld zwischen der Kathode 12 und der Anode 13 aufgebracht wird, ebenfalls die Filmwuchsgeschwindigkeit und damit eine Schichtablagerung mit hoher Reproduzierbarkeit. Ein solches Magnetfeld läßt sich erreichen, indem man eine kurze Zylinderspule 22 anordnet, wie es in der F i g. 3 gezeigt ist. Die Spule 22 erzeugt das Magnetfeld etwa in der Radialrichtung 19 über fast das gesamte konzentrische halbkugelige Elektrodensystem.

Im Fall eines koaxialen zylindrischen Elektrodensystems bringt man das Magnetfeld in der Axialrichtung 23 auf, d. h. quer zum elektrischen Feld zwischen der Kathode 15 und der Anode 16, um eine hohe Schichtwuchsgeschwindigkeit und eine Schichtablagerung mit hoher Reproduzierbarkeit zu erhalten. Das querliegende Magnetfeld erhöht auf bemerkenswerte Weise den Ionisierungsgrad der Glimmentladung, und so wird der Betriebsgasdruck auf 10~⁴ Torr und weniger reduziert. Dieses Magnetfeld erreicht man beispielsweise mit einer langen Zylinderspule 24, die wie in F i g. 4 angeordnet ist Die Spule 24 bringt das Magnetfeld axial zum koaxialen zylindrischen Elektrodensystem auf.

An Stelle einer Zylinderspule kann man auch auf geeignete Weise angeordnete Permanentmagneten einsetzen, um die oben im Zusammenhang mit den Fig. 2, 3 und 4 erwähnten Magnetfelder zu erzeugen. Beispielsweise läßt sich mit Permanentmagneten, deren Nord- und Südpole wie in Fig.3 gezeigt angeordnet sind, ein Magnetfeld in der Radialrichtung 21 erzeugen.

Tabelle

Gefugeeigenschaften der ZnO-Schichten

Das vorliegende Verfahren erlaubt es, piezoelektrische Schichten beispielsweise aus ZnO, LiNbCh, der Sillenit-Familie der Wismuthoxide, ZnS, ZnSe, CdS, CdSe, AlN und GaN mittels des Kathodenzerstäubungs-Schritts auf wirksame Weise zu erzeugen, und die erzeugten Schichten zeigen gute kristallographische Eigenschaften bei hoher Reproduzierbarkeit.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß entsprechend der vorliegenden Verfahren ionisierbares Gas ein-

i» schließlich der Inertgase mit dem Wesen der Kathode aus dem Quellenmaterial verträglich ist und zur Herstellung von Schichten aus beispielsweise ZnO, LiNbOa und der Sillenit-Familie der Wismuthoxide ein ionisierbares Gas in Form eines oxidierenden Gases wie beispielsweise Sauerstoff geeignet ist. Zur Herstellung von Schichten von AlN und GaN ist als ionisierbares Gas entsprechend ein nitrierendes Gas wie Stickstoffoder Ammoniakgas geeignet, zur Herstellung von Schichten aus ZnS und CdS ein sulfidierendes Gas wie

2» Wasserstoffsulfid-, Ammoniumsulfid- oder Schwefelgas und für die Herstellung von ZnSe- und CdSe-Schichten ein Inertgas wie beispielsweise Argon, Krypton oder Xenon handelt.

,. Beispiel

Für den Kathodenzerstäubungsschritt wurde das halbkugelige HF-Elektrodensystem 30 nach Fig.3 verwendet, zum Vergleich der resultierenden Schichten ein herkömmliches H F-Diodensystem mit ebenen

so Elektroden nach Fig. 1. Als eines der Quellenmaterialien wurde ZnO gewählt, und in beiden Systemen wurden die Substrate auf einer Temperatur von 100⁰C gehalten. Bei dem ionisierbaren Gas handelt es sich um ein Mischgas aus Argon und Sauerstoff mit einer

Ji Sauerstoffkonzentration von 50% bei einem Gesamtgasdruck von 50 mTorr.

Die kristallographischen Eigenschaften der resultierenden ZnO-Schichten wurden aus den Reflexelektronenbeugungsbildern und den Röntgenbeugungsbildern

4» bestimmt. Die räumliche Verteilung der orientierten Achse fc-Achse) wurde aus der Halbwinkelstreuung der (OO2)-Bögen und der Neigungswinkel der mittleren oAchsenorientierung zur Normalen auf dem jeweiligen Substrat aus den Reflexelektronenbeugungsbildern

4') bestimmt Die Halbwertsbreite der (OO2)-Spitze der Röntgenbeugungsbilder wurde ebenfalls ausgewertet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Vorliegendes Verfahren Stand der Technik

Orientierung

Räumliche Verteilung (Grad)
Neigungswinkel (Grad)
Halbwertbreite (Grad)

einfach	orientiert	mischorientiert	(002), (101)
(002)		(100),	. 14
7,5 ...	9,0	10...	12
<3		3...	.1,3
0,35 ..	.0,50	0,8..

Aus der Tabelle ergibt sich, daß das vorliegende Verfahren zu hochorientierten ZnO-Schichten mit zur Substratebene rechtwinkliger c-Achse bei guter Kristallinität fuhrt und daß das Gefflge der Schichten nicht von der Lage des Substrats auf dem Substrathalter beeinträchtigt wird. Demgegenüber ist bekannt, daß bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik die Unterschiede der Lage der Substrate auf dem Substrathalter sich in starken Unterschieden des resultierenden Gefügebaus niederschlagen; diese Schichten weisen folglich die in der Tabelle aufgeführten breit gestreuten Eigenschaften auf. Diese Ergebnisse

wurden durch die Auswertung der elektromechanischen Kopplungskoeffizienten der Schichten bestätigt. Das heißt, daß die Schichten mit hoher c-Achsenorientierung einen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten aufwiesen, der in der Längsweilenmode bis zu 0,24 betrug, d. h. wesentlich höher war als der Koeffizient von mischorientierten Schichten, die sich nach der herkömmlichen Methode ergaben.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß die kristallographische Orientierung und der elektromechanische Kopplungskoeffizient der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Schichten von der Substrattemperatur beeinflußt werden. Substrattemperaturen im Bereich von 60 bis 250° C haben sich als für die Herstellung von ZnO-Schichten mit guten Schichteigenschäften geeignet herausgestellt. Bei Temperaturen über 250° C zeigt die resultierende Schicht eine diffuse und schlechte Orientierung und einen geringen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten. Substrattemperaturen unter 60° C sind nicht brauchbar, da die Substrate während des Kathodenzerstäubungsschritts gekühlt werden sollten.

Es hat sich weiterhin ergeben, daß zur Aufrechterhaltung einer stabilen und gleichmäßigen Glimmentladung zwischen Kathode und Anode bei hoher Schichtwuchsgeschwindigkeit die ionisierbare Atmosphäre in dem Glockengefäß einen Druck von 5... 100 mTorr aufweisen sollte. Bei Drücken unter 5 mTorr und über 100 mTorr ist die Filmwuchsgeschwindigkeit für die Massenfertigung zu gering.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß die Konzentration des Sauerstoffs im ionisierbaren Gas die Art der Schichtablagerung beeinflußt. Bei Sauerstoffkonzentrationen über 80% hatten die resultierenden ZnO-Filme eine schlechte Orientierung, bei Konzentrationen unter 10% zeigten die resultierenden ZnO-Schichten keine Piezoelektrizität, da der elektrische spezifische Widerstand zu gering war. Der nutzbare Sauerstoffkonzentrationsbereich ist 10... 80%.

Indem man ein HF-Zerstäubungssystem mit halbkugeligen Elektroden verwendet, wird die Verteilung der Auftreffwinkel der abgestäubten ZnO-Teilchen an der Substratoberfläche wesentlich enger als bei einem herkömmlichen HF-Diodensystem mit ebenen Elektroden. Dies bewirkt die Bildung eines strahlartigen Flusses der abgestäubten Teilchen zum Substrat und den Wuchs einer ZnO-Schicht mit hochorientierter oAchse. Bei einem HF-Zerstäubungssystem mit halbkugeligen Elektroden nach dem vorliegenden Verfahren sind die Schichtdicke und die kristallographische Struktur überall auf dem halbkugeligen Substrathalter im wesentlichen gleichmäßig, und es läßt sich ein hoher elektromechanischer Kopplungskoeffizient der ZnO-Schichten mit hoher Reproduzierbarkeit erreichen. Dies beweist, daß ein HF-Zerstäubungssystem mit halbkugeligen Elektroden für die Massenfertigung akustischer Bauelemente mit einer Dünnschicht aus ZnO sehr nützlich ist.

Es hat sich weiterhin ergeben, daß sich nach dem vorliegenden Verfahren außer ZnO-Schichten auch andere Oxidverbindungsschichten in der oxidierenden Atmosphäre herstellen lassen — beispielsweise aus LiNbO3 und der Sillenit-Familie der Wismuthoxide. Bei Nitridschichten wie AIN und GaN ist die geeignete Atmosphäre ein Mischgas aus einem Inertgas wie Argon, Krypton oder Xenon und dem nitrierenden Gas wie Stickstoff oder Ammoniak bei einer Konzentration des Nitriergases von 10 bis 80%. Für Sulfidschichten wie beispielsweise von CdS und ZnS ist die geeignete Atmosphäre ein Mischgas aus einem Inertgas wie Argon, Krypton oder Xenon und dem Sulfidiergas wie Wasserstoffsulfid bei einer Sulfidiergaskonzentration von 10 bis 80%.

Das oben ausgeführte Beispiel zeigt die Nützlichkeit des HF-Zerstäubungsverfahrens. Für das vorliegende Verfahren läßt sich jedoch auch jedes andere Verdampfungsverfahren wie beispielsweise mit Gleichspannungsdioden-, -trioden- oder Magnetronsystemen sowie das Ionenbeschußverfahren einsetzen. Das beschriebene Verfahren ist auch geeignet für die Herstellung von Krislallschichten durch Reaktionsaufstäubung (»reactive sputtering«). Beispielsweise ergibt ein Aufstäuben aus einer Zn-Metall-Kathode oder einer Kathode aus sauerstoffreduziertem ZnO in einer oxidierenden Atmosphäre ZnO-Schichten, das Aufstäuben aus einer Al-Metallkathode in einer Nitrieratmosphäre AIN-Schichten und von Cd-Metallkathoden in einer Sulfidieratmosphäre CdS-Schichten. Weiterhin lassen sich Schichten mit geneigter Kristallachsenorientierung herstellen, indem man das Aufstäuben auf eine der Schrägablagerung im Vakuum ähnliche Weise winklig durchführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Kristallschicht, bei dem die Kristallschicht auf mehrere Substrate durch Kathodenzerstäubung eines Quellenmaterials abgelagert wird, wobei das Quellenmaterial die Form einer konvex gekrümmten Oberfläche oder einer Polyederfläche besitzt, und die Substrate so untergebracht sind, daß sie der Oberfläche des Quellenmaterials gegenüberliegen, wobei die Oberflächen der Substrate rechtwinklig zu der kürzesten Verbindungslinie zwischen der Oberfläche des Quellenmaterials und der Substrate liegen und die Substrate in einem Abstand von dem Quellenmaterial angeordnet sind, wobei das Verhältnis des Abstandes zwischen den Substraten und der Oberfläche des Quellenmatsrials zum Krümmungsradius der Oberfläche des Quellenmaterials, das die Form einer konvex gekrümmten Oberfläche besitzt, bzw. zum Radius der Hüllfläche der Polyederoberfläche des Quellenmaterials, im Bereich von 0,4 bis 20 liegt, und wobei die Substrate auf einem Substrathalter angeordnet sind, der von einer Anode entfernt angeordnet und zu dieser hingewandt ist, die mit öffnungen versehen ist, wobei die Zerstäubung durch eine Kathodenzerstäubung des Quellenmaterials auf die Substrate durch die öffnungen der Anode hindurch erfolgt, gekennzeichnet durch die Verwendung des Verfahrens zur jo Herstellung einer piezoelektrischen Schicht unter Verwendung eines Quellenmaterials aus Zinkoxid, LiNbO₃, der Sillenit-Familie der Wismutoxide, Zinkselenid, Kadmiumsulfid, Zinksulfid, Kadmiumselenid, Aluminiumnitrid und Galliumnitrid. r>

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathode eine ZnO-Kathode gewählt wird und die Kathodenzerstäubung in einer Atmosphäre eines ionisierbaren Gases aus einem oxidierenden Gas mit einem Druck von 6,7 bis 133 μbar durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ionisierbares Gas ein Mischgas aus einem Inertgas und einem oxidierenden Gas gewählt wird, wobei die Konzentration des oxidierenden Gases zu 10 bis 80% gewählt wird.