RU1394742C

RU1394742C - Method of applying oxide piezoelectric films

Info

Publication number: RU1394742C
Application number: SU864115400A
Authority: RU
Inventors: И.М. Котелянский; А.И. Крикунов; В.А. Лузанов; А.Г. Веселов; А.С. Джумалиев
Original assignee: Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср
Priority date: 1986-09-11
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1992-12-07

Abstract

Изобретение может быть использовано дл изготовлени преобразователей сдвиговых объемных акустических волн. Цель изобретени - повышение качества пленок за счет получени наклонной ориентации оси их текстуры в диапазоне 40±10&deg; и увеличени однородности этой текстуры по поверхности подложки. Дл получени пленки окиси цинка в магнетронном разр де распыл ют цинковую дисковую мишень в арго- но-кислородной газовой среде. Внутри катода магнетронной системы вмонтирована магнитна система. Величины напр женности магнитных полей выбирают таким образом, чтобы значени векторов напр - женностей магнитных полей, перпендикул рных поверхности мишени, на ее кра х и в центре были равны соответственно 400 и 200 Э, т.е. были в соотношении, равном 2. Допустимым соотношением может быть 1 ...3. Подложку устанавливают напротив зоны эрозии, т.е. между векторами магнитного пол , параллельно мишени на рассто нии 40 мм от нее. Температура подложки поддерживаетс 300&deg;С, а газова смесь включает 30% аргона и 70% кислорода при давлении на уровне 0,2 Па. сл сThe invention can be used to make shear acoustic wave transducers. The purpose of the invention is to improve the quality of the films by obtaining an oblique orientation of the axis of their texture in the range of 40 ± 10 ° and increasing the uniformity of this texture over the surface of the substrate. In order to obtain a film of zinc oxide in a magnetron discharge, a zinc disk target is sputtered in an argon-oxygen gas medium. A magnetic system is mounted inside the cathode of the magnetron system. Magnetic field strengths are chosen in such a way that the values of the magnetic field strength vectors perpendicular to the target surface, at its edges and in the center, are 400 and 200 Oe, respectively, i.e. were in the ratio equal to 2. The valid ratio may be 1 ... 3. The substrate is placed opposite the erosion zone, i.e. between the vectors of the magnetic field parallel to the target at a distance of 40 mm from it. The temperature of the substrate is maintained at 300 ° C, and the gas mixture comprises 30% argon and 70% oxygen at a pressure of 0.2 Pa. next to

Description

Изобретение относитс к области нанесени покрытий в вакууме, а именно к способам получени пьезоэлектрических пленок окиси цинка с наклоном оси их текстуры в диапазоне 40±10°, и может быть использовано дл изготовлени преобразователей сдвиговых объемных акустических волн.The invention relates to the field of vacuum coating, and in particular to methods for producing piezoelectric zinc oxide films with an inclination of the axis of their texture in the range of 40 ± 10 °, and can be used to manufacture shear acoustic wave transducers.

Целью изобретени вл етс повышение качества пленок за счет получени наклонной ориентации оси их текстуры и увеличени однородности этой текстуры по поверхности подложки.The aim of the invention is to improve the quality of the films by obtaining an oblique orientation of the axis of their texture and increasing the uniformity of this texture on the surface of the substrate.

П р и м е р 1. Пленку окиси цинка нанос т на подложку из термостального стекла. Дл этого цинковую пластину диаметром 100 мм и толщиной В мм устанавливают на катоде магнетронного распылительного устройства . Внутри катода вмонтирована аксиально-симметрична магнитна система, состо ща из центрального и краевого магнитов . Величины напр женности магнитных полей, создаваемых этими магнитами, выбирают таким образом, чтобы значени векторов напр женностей магнитного пол , перпендикул рных поверхности мишени, на ее кра х и в центре были равны соответственно 400 и 200 Э, т.е. были в соотношении , равном 2, Подложку устанавливают напротив зоны эрозии, т.е. между векторами магнитного пол , параллельно мишени на рассто нии 40 мм от нее. Рабочий объем вакуумной установки откачивают до предельного давлени 2 10 Па, подложку нагревают до 300°С, напускают в камеру газовую смесь: 30% аргонаи70% кислородаEXAMPLE 1. A film of zinc oxide is applied to a thermal glass substrate. For this, a zinc plate with a diameter of 100 mm and a thickness of B mm is mounted on the cathode of a magnetron sputtering device. An axially symmetric magnetic system consisting of a central and an edge magnet is mounted inside the cathode. The magnitudes of the magnetic fields generated by these magnets are selected so that the values of the vectors of the magnetic field perpendicular to the surface of the target, at its edges and in the center, are 400 and 200 Oe, respectively, i.e. were in a ratio equal to 2, the substrate is installed opposite the erosion zone, i.e. between the vectors of the magnetic field parallel to the target at a distance of 40 mm from it. The working volume of the vacuum installation is pumped to a maximum pressure of 2 10 Pa, the substrate is heated to 300 ° C, a gas mixture is introduced into the chamber: 30% argon and 70% oxygen

СА) ЮCA) Yu

ЧH

ю Yu

и поддерживают давление на уровне 0,2 Па. После этого на мишень подают отрицательное напр жение 450 В и устанавливают ток 1 А. При этом над поверхностью мишени образуетс зона скрещенных электрического и магнитного полей, которые локализуют разр дную плазму е этой зоне. В указанных услови х скорость осаждени пленки окиси цинка составл ет б мкм/ч. Полученна пленка обладает следующими свойствами: удельноесопротивление/э 10 Ом -см,угол наклона оси текстуры m 40°, угол разори- ентации оси текстуры ±5 , разброс по толщине ±5% на площади 10 см.and maintain a pressure of 0.2 Pa. After that, a negative voltage of 450 V is applied to the target and a current of 1 A is set. In this case, a zone of crossed electric and magnetic fields is formed above the surface of the target, which localize the discharge plasma in this zone. Under the indicated conditions, the deposition rate of the zinc oxide film is b µm / h. The resulting film has the following properties: resistivity / e 10 Ohm-cm, angle of inclination of the texture axis m 40 °, misorientation angle of the texture axis ± 5, thickness spread ± 5% over an area of 10 cm.

П р и м е р 2. Процесс нанесени пленки осуидествл ют аналогично примеру 1 при значени х векторов напр женностей маг- нитмого пол , перпендикул рных поверхно- .сти мишени, в центре и на кра х мишени 200 и 600 Э соответственно, т.е. в соотношении, равном 3. Полученна пленка обладает следующими свойствами: удельное сопротив- лениер 10 Ом см, угол наклона m 45°, угол разориентации оси текстуры ± 7°, разброс по толщине ±5% на площади 10 см . Example 2. The film deposition process is carried out analogously to example 1 at values of magnetic field strength vectors perpendicular to the target surface, in the center and at the edges of the target 200 and 600 Oe, respectively, t. e. in a ratio of 3. The resulting film has the following properties: specific resistance 10 Ohm cm, tilt angle m 45 °, misorientation angle of the texture axis ± 7 °, thickness spread ± 5% over an area of 10 cm.

При изучении распределени структурных параметров пленок окиси цинка было установлено, что наклон оси текстуры пленок , осажденных напротив зоны эрозии, зависит от конфигурации магнитного пол магнетронного распылительного устройства . При соотношении векторов напр женно0When studying the distribution of structural parameters of zinc oxide films, it was found that the inclination of the axis of texture of the films deposited opposite the erosion zone depends on the configuration of the magnetic field of the magnetron sputtering device. When the ratio of vectors is 0

55

00

сти магнитного пол , направленных перпендикул рно поверхности мишени, и на крэюмишении в ее центре в диапазоне...3 наклон оси текстуры в осажденной пленке составл ет 30-50° относительно нормали к поверхности подложки. При увеличении отношени более 3 угол наклона оси текстуры возрастает, но вместе с тем падает эффективность магнетронного разр да, а следова- тельно, и скорость напылени из-за уменьшени тангенциальной составл ющей напр женности магнитного пол в зоне эрозии. При уменьшении отношени менее 1 угол наклона оси текстуры становитс недостаточным дл использовани , полученных пленок в преобразовател х сдвиговых акустических волн.the magnetic field directed perpendicular to the target surface, and at the edge compensation at its center in the range of ... 3, the inclination of the texture axis in the deposited film is 30-50 ° relative to the normal to the substrate surface. With an increase in the ratio of more than 3, the angle of inclination of the axis of the texture increases, but at the same time, the efficiency of the magnetron discharge decreases, and, consequently, the deposition rate due to a decrease in the tangential component of the magnetic field strength in the erosion zone. When the ratio decreases to less than 1, the angle of inclination of the axis of the texture becomes insufficient for using the obtained films in transducers of shear acoustic waves.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for depositing piezoelectric zinc oxide films in a vacuum, comprising magnetron sputtering of a zinc disk target in an argon-oxygen gas medium and a constant magnetic field symmetrical with respect to the center of the target, and depositing the film on a substrate, characterized in that improving the quality of the films by obliquely; l orientation of the axis of their texture on the surface of the substrate, the value of the vectors of the magnetic field at the edges and in the center of the target directed perpendicular to its surface is set at a ratio of 1 ... 3 and the substrate during the deposition of a film between the vectors.