DE2528103C3

DE2528103C3 - Verfahren zur Herstellung einer Kristallschicht

Info

Publication number: DE2528103C3
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: 1979-10-11
Also published as: FR2276698B1; FR2276698A1; DE2528103A1; DE2528103B2; GB1506524A; US3988232A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kristallschicht, bei dem die Kristallschicht auf mehrere Substrate durch Kathodenzerstäubung eines Qtiellenmaterials 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 Qucllenmatcrials gegenüberliegen, wobei die Oberflächen der Substrate rechtwinklig zu der kürzesten Verbindungslinie zwischen der Oberfläche des Qucllenmalcrials und der Substrate liegen und die Substrate in einem Abstand von dem Qucllcnmatcriiil angeordnet sind, wobei das Verhältnis des Abstandes zwischen den Substraten und der Oberfläche des Qiicllcnmaierials zum Krümmungsradius der Oberfläche des Quellenma terials, das die Form eiiu-r konvex gekrümmten Oberfläche besitz!, bzw. /um H.nlius der llüllfiiiclic 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 erfoigt.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 21 2b 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.

Fine der Kathodenzerstäubung dienende Vorrichtung, bei der die sprühaktive Kathodenoberfläche konkav geformt ist, ist aus der DE-OS 20 42 023 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 Quelienmateriais aus Zinkoxid, 1 JNbO ι, der Sillenit-Familie der Wismuloxide, Zinkselenid, Kadmiumsulfid, Zinksulfid, Kidmiii.viselenid, Aluminiumnitrid und Galliiimnitrid.

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 AtmosphärcndriK'k eine maximale Schichtwachstumsratc erreicht; andererseits hatten die resultierenden ZnO-Schichten bei Sauerstoffkonzentrationen über 80% eine schlechte Orientierung-, bei Konzentrationen unter 10% zeigten die resultierenden ZnO-Schichtcn keine Piezoelektrizität, da der elektrische spezifische Widerstand /ti gering war.

Im folgenden werden Au.'.führungsbcispicle der Erfindung an Hand der Zeichnungen eingehend erläutert.

I·" i g. I ist eine schematisierte Schnitldarstellung einer herkömmlichen ebenen Diode η-/.erst ii übungsvorrichtung:

F i g. 2a und 2b sind schematisierte Schnittdarstcllun gen der Anordnungen des Quellcnmaicrials und dor Substrate zur Herstellung von Kristallschichlen;

Ι· ι g- i ist eine schematisierte Scliiiitldarslellung eines

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 Fig. 1 zeigt ein herkömmliches HF-Zerstäubungssystem in Form einer Diode mit ebenflächigen Elektroden, wobei das Bezugszeichen 50 das gesamte System aus der Scheibenkathode 25 und einer Scheibenanode 26 in einem Gefäß 11 bezeichnet. Die Scheibenkathode 25 besteht aus dem Queilenmaterial. 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 Qucllcnrnatcrial in einem derartigen herkömmlichen Zerstäubungssystem eine piezoelektrische Schien 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 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 Fig. 2A zeigt, oder einer Polyederfläche 3 nach F i g. 2B annimmt, wobei die Substrate 4 der Oberfläche dieser Quciienmateriaiien zugewandt angeordnet sind.

Es hat sich herausgestellt, daß in dem Ablagerungssystem 10 die au., den Quellenmaterialien austretenden 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 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 i all eines Quellenmaterials mit Polyedergestalt das Verhältnis des Abstandes des Substrats von Jer Oberfläche des Quellenmaterials zum Krümmungsradius der Hüllkurve der Polyederflächen ebenfalls /wischen 0.4 und 20 liegen sollte, um die bevorzugten, stark orientierten Kristallschichten /u erhalten. Ist dieses Verhältnis kleiner als 0,4 zeigen die resultierenden Schichten sowohl bei konvex gekrümmten als auch bei Polyederflächen ein? schlechte kristallographischc Orientierung. Ist das Verhältnis größer als 20, werden die Abmessungen des Ablagerungssystems /u groß.

Das Verfahren zur Herstellung von Kristallschichtcn 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 Dünnschichteifiiiente wie beispielsweise akustischer Dünnschicht filter.

Weiterhin ist für das beschriebene Verfahren ein Kathodenzerstäubungsschritt zur Verdampfung des Quellenmaterials sehr nützlich. Ein HF-Zerstäubungsschriti 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 Glimmentl; vjng zwischen nUlllUUk. UIlU iitiuub u\. rr ti r\ ι, utb UiL v^ruL. >. ι , iiutLi !unv.ii durch Zerstäuben verdampft. Mit dem in der F ι g. i dargestellten Z.erstäubungssystem lassen sich in einem Zerstäubungsgang viele Kristallschichten mit gleichturmiger Dick*; und guter Kristallinitäl 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 Zerstäubungssysiem 30 mit konzentrischen halbkugelförmigen Elektroden eine innert- halbkugelige Elektrode 12, eine äußere halbkugelige \ lektrode I 3 mit öffnungen und einen halbkugelförmige 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 sieh bequemer auf den Substrathalter setzen lassen als hei dem Zerstäubungssystem 20 mit konzentrischen spharisehen Elektroden. Weiterhin lassen sich im System 30 die Ki-'.hode, 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 F i g. 5 dargestellt, weist das Zerstäubungssystem mit koaxialen zylindrischen Elektroden nach F i g. 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 hindurth zugewandt angeordnet sind. Auch das System 40 mit koaxialen zylindrischen Elektroden ist gegenüber dem System 20 mit konzci'rischen sphärischen Elektroden vom Gesichtspunkt der Massenfertigung her sinnvoller. Es lassen sich viele Substrate in einem /erstäubiings schritt verarbeiten, wenn man ein System mit langen zylindrischen Elektn Jen einsetzt. Weiterhin ist es ein Vorteil, daß mehrschichtige Kristallbeläge sich kontinuierlich in nur einem Zerstäubungsschritt erreichen lassen, wenn man ein System mit kouxialt'i zylindrischen Elektroden verwendet, bei dem die Zusammen Setzung der Kathodenoberfläche sich entlang der axialen Länge ändert ,lud ma.i die Substrate wahren) des /crstäubungsvorganges ,in der Kathode entlang bewegt.

Es hat sich herausgestellt, daß man bei dem

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beschriebenen Verfuhren eine hohe Schichtwuchsge schwitidigkeil erreichen kann, wenn man auf geeignete Weise ein Magnetfeld anlegt. Hei dem System 20 mit ilen konzentrischen sphäi ischen Elektroden beispicls weise fördert ein in der Radialrichlung 18. d. h. parallel /um elektrischen leid /wischen der Kathode 6 und der Anode 8 angelegtes Magnelfcld die Wuchsgeschwindig keil Weilerhin bewirkt das Magnetfeld bei niedrigen Drucken im /.erstäubungssysteni eine stabilere (jliiiini entladung, wodurch sich wiederum eine hoch reproduzierbare Massenfertigung solcher aufgestäubten Kn slallschichlen erreichen liil.il Das Magnetfeld erzeugt man beispielsweise mit einer kurzen /ylindcrspule 14. die wie in I i g 2 angeordnet ist. Die Spule 14 bringt das Magnetfeld etwa in der Kadialrichlung 18 im oberen und unteren Teil des konzentrischen sphärischen I lcklrodensystems auf.

dcnsysteme fördert ein Magnetfeld, das in Radialnchliiug 21. d. h. parallel zum elektrischen I'eld zwischen der Kathode 12 und der Anode Π aufgebracht wird, ebenfalls die Eilmwuchsgeschwindigkeit und damit eine Schichtablagerung mit hoher Reprodu/ierbarkeit. Ein solches Magnetfeld lallt sich erreichen, indem man eine kurze /ylinderspule 22 anordnet, wie es in der E i g. 3 gezeigt ist. Die Spule 22 erzeugt das Magnetfeld etwa in der Radialrichtung 19 über fast das gesamte konzenlri sehe halbkugelige Elektrodensystem.

Im lall eines koaxialen zylindrischen Elektrodensv stems bringt man das Magnetfeld in der Axialrichtung 2J auf, d.h. quer zum elektrischen leid zwischen der Kathode 15 und der Anode 16. um eine hohe Schichiwuchsgeschwindigkeit und eine Schichtablageriing mit hoher Reprodiizierbarkeit zu erhalten Das querliegende Magnetfeld erhöhl auf bemerkenswerte Weise tlen lonisicrungsgrad der Glimmentladung, und so wird der Hetriebsgasdruck auf 10 ⁴ Torr und weniger reduziert. Dieses Magnetfeld erreicht man beispielsweise mit einer langen /.ylinderspule 24. die wie in I i g. 4 angeordnet ist. Die Spule 24 bringt das Magnelfcld axial /um koaxialen zylindrischen Elektrodensystem auf.

An Stelle einer Zylinderspule kann man auch auf geeignete Weise angeordnete Permanentmagneten einsetzen, um die oben im Zusammenhang mit den Γ i g. 2. 3 und 4 erwähnten Magnetfelder zu erzeugen. Beispielsweise läßt sich mit Permanentmagneten, deren Nord- und Sudpole wie in 1 i g. 3 gezeigt angeordnet sind, ein Magnetfeld in der Radialrichtung 21 erzeugen.

Libelle

(ielügeeigeiischalten der /nO-Sehichten Das vorliegende Verfahren erlaubt es. piezoelektrische Schichten beispielsweise aus ZnO, EiNbOi, der Sillenit-Eamilie der Wismiithoxidc. ZnS. ZnSe. CdS. CcISc. AIN und (iaN mittels des Kaihoden/erstäsiblings Schritts auf wirksame Weise zu erzeugen, und die erzeugten Schichten zeigen gute krislallographischc Eigenschaften bei hoher Rcproduz.ierbarkeit.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, dall entsprechend der vorliegenden Verfahren ionisierbares Gas cm schließlich der Inengase mit dem Wesen der Kathode aus dem (,Hiellenmalerial vertraglich ist und zur Herstellung von Schichten aus beispielsweise ZnO, EiNbOi und der Sillcnit-I'amilie der Wismiilhoxulc cm ionisierbares Gas in l'orm eines oxidierenden Gases wie beispielsweise Sauerstoff geeignet ist. Zur Herstellung von Schichten von AIN und (iaN ist als ionisierbares Gas entsprechend ein nitrierendes Gas wie Stickstoff iv.ler AMi!»v.wiitt|i iT;t». upi'itiniM zur I ierslellutu' von Schichten aus ZnS und CdS ein siilfidierendes Gas wie Wassersloffsulfid-, Ammoniiimsulfid oder Schwefclgas und für die Herstellung von ZnSe und CdSe Schichten ein Inertgas wie beispielsweise Argon, Krypton oder Xenon handelt.

Heispiel

I iir den Kalhodenzerstaubungsschrilt wurde das halbkupel^:?e !!!'-Elektrodensystem 30 nach I ig 3 verwendet, zum Vergleich der resultierenden Schichten ein herkömmliches Hl·'-Diodensystem mit ebenen Elektroden nach fig. 1. Als eines der Qiiellenmatena· lien wurde ZnO gewählt, und ii beiden Systemen wurden die Substrate auf einer Temperatur von 100 ( gehalten. Bei dem ionisierbaren Gas handelt es sich um ein Mischgas aus Argon und Sauerstoff mit einer Sauerstoffkonzentration von 50% bei einem Gesamt gasdruck von 50 mTorr.

Die kristallographischcn Eigenschaften der resultierenden ZnO Schichten wurden aus den Rcflexclektro nenbeugungsbildern und den Röntgenbeugungsbilderr bestimmt. Die räumliche Verteilung der orientierter Achse ^r-Achse) wurde aus der llalbwinkelstreuung dei (O()2)-Högcn und der Neigungswinkel der mittlerer c- Achsenorientierung zur Normalen auf dem jeweiliger Substrat aus den Rcflcxclcktronenbcugungsbilderr bestimmt. Die llalbwerlsbreite der (002) Spitze dei Röntgenbeugungsbildcr wurde ebenfalls ausgewertet Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

	Vnrh^c,	ides \ LThtlircii	Stand ilcr ledinik
()rientierung	einlach	orientiert	misciiorieniicrt
	(002)		H(Kl). (002), (101)
Raumliche Verteilung ((irad)	7 S '	■).(l	H) ... 14
Neigungswinkel (Cirad)	<3		3 ... 12
llalhwertbreite (Grad)	0.35 . . .	0.50	0.8 ... 1,3

Aus der Tabelle ergibt sich, daß das vorliegende Verfahren zu hochorientierlen ZnO-Schichten mit zur Substratebene rechtwinkliger c-Achse hei guter Kristailinität führt und daß das Gefüge der Schichten nicht von der Eage des Substrats auf dem Substrathalter beeinträchtigt wird. Demgegenüber isl bekannt, daß bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik dii Unterschiede der Eage der Substrate auf den Substrathalter sich in starken Unterschieden de resuhierenden Gefügebaus niederschlagen; diesi Schichten weisen folglich die in der Tabelle aufgeführ len breit gestreuten Eigenschaften auf. Diese Ergebnissi

wurden durch die Auswertung der elektromechanischen Kopplungskoeffizicnten der Schichten bestätigt. Das heißt, daß die Schichten mit hoher c-Achsenoricntierung einen elektromechanischen Kopplungskoeffizien-'.en aufwiesen, der in der Längswellenmode bis zu 0,24 betrug, d. h. wesentlich höher war .^jls der Koeffizient von ,,.ischorientierten Schichten, <;■(· sich nach der herkömmlichen Methode ergaben.

Ks hat sich weiterhin herausgestellt, daß die kristiillographische Orientierung und der elektromechanischc Kopplungskoeffizieni der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Schichten von der Substrattemperatur beeinflußt werden. Substrattemperatui cn im Hereich von 60 bis 250"C haben sich als für die Herstellung von ZnO-Schichten mit guten Schichteigenschaften geeignet herausgestellt. Bei Temperaturen über 25O°C" zeigt die resultierende Schicht eine diffuse und schiechte Orientierung und einen geringen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten. Substrattemperaturen unter 60"C sind nicht brauchbar, da die Substrate während des Kathodenzerstäubungsschritts gekühlt werden sollten.

F"s hat sich weiterhin ergeben, daß zur Aufrechterhaltting einer stabilen und gleichmäßigen Glimmentladung /wischen 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%.

geligen 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 c-Achsc. I3ei 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 läßi 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 LiNbOi 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 IO 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 Sulfidiergiskonzentration 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 Gleichsparinungsdioden-. -trioden- oder Magnetronsystemen sowie das Ionenbeschußverfahren einsetzen. Das beschriebene Verfahren ist auch geeignet für die Herstellung von Kristallschichten 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-Metal!kathode in einer Nitrieratmosphäre AiN-SinicIiicu unü vuii Cu-rviciaiikaihoden 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 Zeichnuimcn

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 Fon ι 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 Quellenmaterials zum Krümmungsradius der Oberfläche des Quellenmaterials, das die Form einer kern /ex gekrümmten Oberfläche besitzt, bzw. zum Radius der Hüüf'äche der Polyedcroberfläche 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 Herstellung eirt^r piezoelektrischen Schicht unter Verwendung eines Quellenmaterials aus Zinkoxid, LiNbOj, der Sillenit-Familie der Wismutoxide, Zinkselenid, Kadmiumsulfid, Zinksu'iid, Kadmiumselenid, Aluminiumnitrid und Galliumi.itrid.

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 I 33 μbar durchgeführt wird.

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