RU2350686C2 - Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции - Google Patents
Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350686C2 RU2350686C2 RU2007112699/02A RU2007112699A RU2350686C2 RU 2350686 C2 RU2350686 C2 RU 2350686C2 RU 2007112699/02 A RU2007112699/02 A RU 2007112699/02A RU 2007112699 A RU2007112699 A RU 2007112699A RU 2350686 C2 RU2350686 C2 RU 2350686C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- production
- silicon carbide
- thin
- laser
- target
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции и может быть использовано для получения тонкопленочных покрытий и активных слоев тонкопленочных приемников УФ-излучения в микроэлектронике. Способ включает распыление керамической мишени лазерным лучом в условиях высокого вакуума без добавок газообразных реагентов на нагретую подложку. Мишень располагают на расстоянии 100 мм от подложки, которую нагревают до температуры 25÷350°С. Распыление осуществляют в течение 1-20 мин с помощью лазера с энергией накачки 15-20 Дж и при сканировании лазерного луча по поверхности керамической мишени. Изобретение обеспечивает получение тонкопленочных структур на основе карбида кремния, пригодных для производства датчиков УФ-диапазона (230÷380 нм). 3 ил.
Description
Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано для получения тонкопленочных покрытий и активных слоев тонкопленочных приемников УФ-излучения.
В настоящее время наиболее распространенным методом получения тонких пленок карбида кремния является метод CVD из газовых смесей силана и углеводородов, а также из различных кремнийорганических соединений, например метилтрихлорсилана (KR 20050019572 от 2005-03-03), гексаметилдилилазана (JP 2006176811 от 2006-07-06, JP 2006147866 от 2006-06-08) в потоке водорода или аргона. Недостатком метода является использование токсичных летучих кремнийорганических соединений, высокие температуры. Рост производства приборов на основе карбида кремния стимулирует поиск более экономичных и экологически чистых технологий формирования слоев SiC. Одним из таких методов может стать получение пленок путем лазерного распыления.
Ближайшим техническим решением к заявленному является способ получения карбида кремния JP2003095795 от 2003-04-03. Данный способ предусматривает получение гетероэпитаксиальных пленок карбида кремния α-SiC методом вакуумного лазерного напыления. Пленки получают при высоких температурах подложки (800÷1300°С). В качестве подложечного материала используют пластины монокристаллического Si, сапфира и MgO.
Недостатком прототипа является высокая температура роста пленок (температура подложки), ограничивающая возможности применения данного метода при производстве изделий электронной техники, и сложность системы крепления мишеней, которая должна обеспечивать вращение мишеней вокруг своей оси во избежание образования глубокого кратера на распыляемой поверхности.
Основной задачей, на решение которой направлен заявленный способ, является получение качественных тонкопленочных структур на основе карбида кремния при низких температурах роста.
Технический результат изобретения заключается в снижении температуры подложки, возможности точного контроля параметров технологического процесса, более экономичном расходе материала мишени, а также в получении тонкопленочных структур на основе карбида кремния, пригодных для производства датчиков УФ-диапазона (230÷380 нм), методом вакуумной лазерной абляции.
Указанный технический результат достигается тем, что процесс распыления осуществляется с помощью системы сканирования лазерного луча по поверхности керамической мишени, полученной методом холодного прессования мелкодисперсного SiC в полиметилметакрилатной форме с последующим отжигом при температуре 1000°С, на подложку, нагретую до температур 25÷350°С.
Блок-схема технологической установки для осуществления процесса вакуумного лазерного напыления тонких пленок карбида кремния по заявленному способу представлена на фиг.1. Здесь: 1 - вакуумная камера; 2 - подложкодержатель с подложками; 3 - окно из оптического кварца; 4 - система фокусировки и перемещения лазерного луча; 5 - YAG:Nd лазер типа LS-2138 (λ=532 нм); 6 - блок питания лазера; 7 - блок питания и управления сканирующей системы; 8 - ЭВМ; 9 - держатель с мишенями.
На фиг.2 приведена схема сканирования лазерного луча по поверхности мишени (10 - керамическая мишень SiC (⌀ 40 мм), 11 - лазерное излучение).
Спектр фотопроводимости экспериментальной структуры на основе пленочного SiC, полученного разработанным методом, представлен на фиг.3.
Способ получения тонких пленок SiC методом вакуумной лазерной абляции заключается в следующем. Мишенью для лазерной абляции служит керамический SiC, полученный методом холодного прессования мелкодисперсного карбида кремния в полиметилакрилатной форме с последующим отжигом таблетки при температуре 1000°С.
Для распыления материала мишени использовалось сфокусированное излучение AYG:Nd-лазера типа LS-2138 (λ=532 нм), работающего в режиме модуляции добротности. Энергия накачки 15÷20 Дж, длительность лазерного импульса 15 нс, частота повторения 50 Гц. Процесс осуществляется при температуре подложки 25÷350°С в условиях высокого вакуума Р порядка 10-4 Па. Блок-схема технологической установки для осуществления процесса вакуумного лазерного напыления представлена на фиг.1. Система перемещения лазерного луча (4) позволяет производить фокусировку и сканирование лазерного излучения по поверхности мишени (фиг.2). Управление данной системой осуществляется с помощью ЭВМ (8).
Расстояние от мишени до подложки составляет 100 мм. Продолжительность процесса напыления лежит в диапазоне 1-20 мин. В качестве подложек используются пластины монокристаллического кремния (111), а также кварцевое стекло с прозрачными электродами из SnO2. Для удаления загрязнений с поверхности стеклянных подложек их подвергают травлению в концентрированной серной кислоте с последующей промывкой в дистиллированной воде.
Температурный диапазон осаждения выбран на основании экспериментальных данных по зависимости структуры растущего слоя от температуры подложки. Экспериментально установлено, что при температурах 25÷250°С образуются аморфные пленки карбида кремния, тогда как поликристаллические пленки SiC формируются при температуре 250÷350°С. Оба типа пленок SiC находят широкое применение в технологии оптоэлектроники. Например, аморфные пленки SiC являются основным материалом для создания р-слоя в р-i-n-структуре солнечного элемента на основе аморфного кремния. Поликристаллические слои (мелко- и крупнозернистые) могут быть использованы в качестве активных слоев сенсорных структур УФ-диапазона.
Выбор заданного диапазона значений энергии накачки объясняется тем, что при энергии накачки меньше 15 Дж процесс распыления невозможен вследствие недостаточности импульсной мощности генерируемого излучения. Верхний порог значений энергии обусловлен чрезмерно высокой скоростью роста пленок, что приводит к ухудшению ряда их характеристик, в частности адгезии к поверхности подложки.
Включение системы перемещения лазерного луча в технологическую установку позволяет предотвратить образование глубокого кратера на поверхности мишени, обеспечивает постоянную скорость напыления и более экономичный расход материала мишени. Система управляется с помощью ЭВМ, что дает возможность точного контроля параметров технологического процесса. Тем самым повышается качество синтезируемых покрытий при низких температурах роста.
Выбор расстояния от поверхности мишени до подложки объясняется тем, что при меньших расстояниях возможно попадание кластеров, испаряющихся с поверхности мишени и приводящих к нарушению структуры пленки, а при больших расстояниях сильно уменьшается скорость напыления, что приводит к неэффективности технологического процесса.
Продолжительность процесса напыления обусловлена линейной зависимостью толщины получаемых пленок от времени процесса абляции. В указанном временном диапазоне при энергии накачки 18 Дж толщина пленок изменяется от 100 нм до 2 мкм (скорость напыления около 100 нм/мин). При уменьшении времени напыления возможно получение сплошных слоев толщиной менее 100 нм.
В результате при использовании в качестве подложки кварцевого стекла с проводящим слоем SnO2 получают тонкопленочные сенсорные структуры, спектр фотопроводимости которых приведен на фиг.3. Основная (коротковолновая) λmax=290 нм полоса фоточувствительности обусловлена фундаментальным поглощением. Ее положение 200÷400 нм, связанное с особенностями зонной структуры материала, указывает на возможность создания полосового фотоприемника со спектром, близким к спектру бактерицидного излучения.
Claims (1)
- Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции, включающий распыление керамической мишени лазерным лучом в условиях высокого вакуума без добавок газообразных реагентов на нагретую подложку, отличающийся тем, что мишень располагают на расстоянии 100 мм от подложки, которую нагревают до температуры 25÷350°С, а распыление осуществляют в течение 1-20 мин с помощью лазера с энергией накачки 15-20 Дж и при сканировании лазерного луча по поверхности керамической мишени.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112699/02A RU2350686C2 (ru) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007112699/02A RU2350686C2 (ru) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007112699A RU2007112699A (ru) | 2008-10-20 |
RU2350686C2 true RU2350686C2 (ru) | 2009-03-27 |
Family
ID=40040825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007112699/02A RU2350686C2 (ru) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2350686C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524509C1 (ru) * | 2013-04-25 | 2014-07-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ β-SIC НА КРЕМНИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ |
RU2563324C2 (ru) * | 2013-11-01 | 2015-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергомаштехника" (ООО "ЭМТ") | Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения |
RU2727235C2 (ru) * | 2016-01-26 | 2020-07-21 | Боэ Текнолоджи Груп Ко., Лтд. | Устройство нанесения покрытия с движущейся мишенью и способ нанесения покрытия |
-
2007
- 2007-04-06 RU RU2007112699/02A patent/RU2350686C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2524509C1 (ru) * | 2013-04-25 | 2014-07-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ β-SIC НА КРЕМНИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ |
RU2563324C2 (ru) * | 2013-11-01 | 2015-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергомаштехника" (ООО "ЭМТ") | Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения |
RU2727235C2 (ru) * | 2016-01-26 | 2020-07-21 | Боэ Текнолоджи Груп Ко., Лтд. | Устройство нанесения покрытия с движущейся мишенью и способ нанесения покрытия |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007112699A (ru) | 2008-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Villanueva et al. | Pulsed laser deposition of zinc oxide | |
Jilani et al. | Advance deposition techniques for thin film and coating | |
Ondo-Ndong et al. | Properties of RF magnetron sputtered zinc oxide thin films | |
JP4768182B2 (ja) | 微結晶質Si:H膜を製造するためのプラズマCVD方法及び装置 | |
RU2524509C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ β-SIC НА КРЕМНИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ | |
Tsay et al. | Structural and optical studies on sol–gel derived ZnO thin films by excimer laser annealing | |
Liu et al. | Photoelectric properties of ITO thin films deposited by DC magnetron sputtering | |
CN108660416A (zh) | 一种薄膜制备方法及相应的二硫化钼薄膜和光电探测器 | |
RU2350686C2 (ru) | Способ получения тонких пленок карбида кремния методом вакуумной лазерной абляции | |
Singh et al. | Growth and characterization of high resistivity c-axis oriented ZnO films on different substrates by RF magnetron sputtering for MEMS applications | |
Duygulu et al. | Influence of rf power on structural properties of ZnO thin films | |
Chen et al. | Fabrication of ITO thin films by filtered cathodic vacuum arc deposition | |
ATE541065T1 (de) | Verfahren zur herstellung von dünnschichten und vorrichtungen | |
Nayan et al. | Sputter deposition of cuprous and cupric oxide thin films monitored by optical emission spectroscopy for gas sensing applications | |
CN102605337A (zh) | 一种Ge低温诱导晶化多晶Si薄膜的制备方法 | |
Bange et al. | Structural analysis of RF sputtered Er doped Ta2O5 films | |
Ohkubo et al. | Wet etching of TiO2-based precursor amorphous films for transparent electrodes | |
CN104790032A (zh) | 激光脉冲溅射沉积制备多晶硅薄膜的方法 | |
Chen et al. | Effect of deposition temperature and quality of free-standing diamond substrates on the properties of RF sputtering ZnO films | |
JPH0692280B2 (ja) | 結晶薄膜の製造方法 | |
Wu et al. | Effects of substrate temperature on the properties of the indium tin oxide thin films deposited by sputtering method | |
CN116219544B (zh) | 一种基于激光干涉技术制备单晶硅薄膜的方法 | |
RU2599769C2 (ru) | Способ получения фотоактивной многослойной гетероструктуры на основе микрокристаллического кремния | |
RU2807779C1 (ru) | Способ формирования поликристаллического кремния | |
RU2789692C1 (ru) | Способ синтеза пленок нанокристаллического карбида кремния на кремниевой подложке |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100407 |