RU2585311C1 - Method of producing carbon films with boron-doped diamond - Google Patents
Method of producing carbon films with boron-doped diamond Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585311C1 RU2585311C1 RU2014149954/28A RU2014149954A RU2585311C1 RU 2585311 C1 RU2585311 C1 RU 2585311C1 RU 2014149954/28 A RU2014149954/28 A RU 2014149954/28A RU 2014149954 A RU2014149954 A RU 2014149954A RU 2585311 C1 RU2585311 C1 RU 2585311C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boron
- films
- substrate
- film
- dopant
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии тонкопленочных материалов и может быть использовано при создании пассивных и активных элементов микро- и оптоэлектронных устройств. Может применяться в фотоприемных устройствах регистрации электромагнитных излучений в качестве фотоприемников ультрафиолета в аппаратуре наземного, воздушного и космического базирования для обнаружения визуализации объектов контроля при наличии интенсивной засветки в видимом диапазоне. Может применяться в оптоэлектронных коммутаторах, оптических затворах для формирования мощных сверхкоротких импульсов. Может применяться в малогабаритной датчиковой аппаратуре с высоким радиационным ресурсом для регистрации нейтронного, гамма-излучения, в микроэлектронике для реализации планарных структур с р-типом проводимости, диодов Шоттки. Широкоформатные пассивные элементы электроники, упрочняющие и интерференционные покрытия, оптические окна приборов ночного видения, теплоотводящие подложки интегральных схем.The invention relates to the field of technology of thin-film materials and can be used to create passive and active elements of micro- and optoelectronic devices. It can be used in photodetectors for recording electromagnetic radiation as ultraviolet photodetectors in ground, air and space-based equipment for detecting visualization of objects under control in the presence of intense illumination in the visible range. It can be used in optoelectronic switches, optical shutters for the formation of powerful ultrashort pulses. It can be used in small-sized sensor equipment with a high radiation resource for detecting neutron, gamma radiation, in microelectronics for implementing planar structures with p-type conductivity, Schottky diodes. Large-format passive electronics, hardening and interference coatings, optical windows for night vision devices, heat-removing substrates of integrated circuits.
Известен способ изготовления CVD методом пленок алмаза, легированных бором [R. Ramesham «Cyclic voltammetric response of boron-doped homoepitaxia Uy grown single crystal and noncrystalline CVD diamond» Sensors and Actuators В 50 (1998) 131-139], включающий создание в зоне ВЧ разряда из газообразных углеводородов и водорода CH4+H2 пленкообразующей среды, введение (дозирование) в газообразную пленкообразующую среду легирующего вещества (триметилбор) путем его нагрева и перевода в газовую фазу и осаждение из газовой фазы на подложку пленкообразующей среды, содержащей углерод и легирующее вещество.A known method of manufacturing CVD by the method of diamond films doped with boron [R. Ramesham "Cyclic voltammetric response of boron-doped homoepitaxia Uy grown single crystal and noncrystalline CVD diamond" Sensors and Actuators B 50 (1998) 131-139], including the creation in the RF zone of a gas-forming hydrocarbon and hydrogen CH 4 + H 2 film-forming medium , introduction (dosing) of a dopant into a gaseous film-forming medium (trimethylboron) by heating and transferring it to the gas phase and deposition of a film-forming medium containing carbon and dopant from the gas phase onto a substrate.
Недостатком способа является неконтролируемое присутствие в пленках наряду с бором и высокомолекулярных соединений бора, которые непредсказуемо изменяют функциональные свойства, в частности удельную электропроводность, что снижает выход пленок с воспроизводимыми и идентичными функциональными параметрами.The disadvantage of this method is the uncontrolled presence in the films, along with boron, of high molecular weight boron compounds, which unpredictably change functional properties, in particular electrical conductivity, which reduces the yield of films with reproducible and identical functional parameters.
Известен способ изготовления углеродных пленок, легированных бором, включающий три этапа [Вавилов и др. ФТП, 1972, т. 6, с. 858]. Этап выращивания CVD методом диэлектрических, изотропных, поликристаллических углеродных пленок со структурой алмаза. Этап легирования пленки алмаза методом ионной имплантации. Этап термообработки.A known method of manufacturing carbon films doped with boron, comprising three stages [Vavilov and other FTP, 1972, t. 6, p. 858]. The stage of CVD growth by the method of dielectric, isotropic, polycrystalline carbon films with a diamond structure. The stage of doping a diamond film by ion implantation. Heat treatment stage.
Недостатком способа является то, что в выращенных пленках не удается реализовать идентичные величины удельной электропроводности на поверхности пленки и по толщине пленки (объеме).The disadvantage of this method is that in the grown films it is not possible to realize identical values of electrical conductivity on the film surface and in the film thickness (volume).
Кроме того, для гомогенизации бора, как на поверхности, так и в объеме и придания пленкам электрических свойств необходима операция термообработки.In addition, for the homogenization of boron, both on the surface and in volume and to impart electrical properties to the films, a heat treatment operation is necessary.
«Очувствление» легирующей примеси бора в электрически активный центр зависит не только от режимов термообработки, но и от концентрации легирующей примеси, вида, количества линейных и точечных дефектов в структуре пленок после имплантации бора, что обуславливает сложности их получения с воспроизводимыми функциональными параметрами.The “sensitivity” of a dopant of boron to an electrically active center depends not only on the heat treatment conditions, but also on the concentration of the dopant, type, number of linear and point defects in the structure of the films after boron implantation, which makes it difficult to obtain them with reproducible functional parameters.
Известен способ изготовления углеродных пленок, легированных бором, включающий создание в зоне ВЧ разряда из CH4+H2 пленкообразующей среды, легирование пленкообразующей среды путем размещения в зоне ВЧ разряда легирующего вещества в виде стержня из плавленого бора или прессованного порошка бора [Aleksov, А. / A. Aleksov, A. Denisenko, M. Kunze, A. Vescan, Α. Bergmaier, G. Bollinger, W. Ebert, Ε. Kohn // Semkoacl. Sci. Tecfanol. - 2003. - V. 18. - P. S59-S66] и последующее осаждение из газовой фазы на подложку пленкообразующей среды, содержащей углерод и легирующее вещество.A known method of manufacturing carbon films doped with boron, including the creation of a film-forming medium in the zone of an RF discharge from CH 4 + H 2 , doping of a film-forming medium by placing an alloying substance in the zone of an RF discharge in the form of a rod of fused boron or pressed boron powder [Aleksov, A. / A. Aleksov, A. Denisenko, M. Kunze, A. Vescan, Α. Bergmaier, G. Bollinger, W. Ebert, Ε. Kohn // Semkoacl. Sci. Tecfanol. - 2003. - V. 18. - P. S59-S66] and subsequent deposition from the gas phase on the substrate of a film-forming medium containing carbon and dopant.
Недостатком способа является сложность поддержания заданной концентрации бора в газовой фазе и в выращенных пленках из-за неконтролируемого изменения площади стержня при распылении в ВЧ разряде. Изменение концентрации бора приводит к неравнозначным величинам удельной электропроводности на поверхности и в объеме пленки и свидетельствует о неопределенности концентрации бора в объеме пленки, что снижает выход пленок с идентичными функциональными параметрами.The disadvantage of this method is the difficulty of maintaining a given concentration of boron in the gas phase and in the grown films due to uncontrolled changes in the area of the rod during sputtering in an RF discharge. A change in boron concentration leads to unequal values of electrical conductivity on the surface and in the bulk of the film and indicates the uncertainty of boron concentration in the bulk of the film, which reduces the yield of films with identical functional parameters.
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного способа изготовления. Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по созданию легированных бором углеродных пленок, обеспечивающих заданное с прецизионной точностью количество легирующего вещества в объеме пленок. Получаемый при этом технический результат заключается в увеличении выхода пленок с воспроизводимыми электрическими параметрами.This decision was made as a prototype for the claimed manufacturing method. The present invention is directed to solving the technical problem of creating boron-doped carbon films that provide a predetermined with precision accuracy the amount of dopant in the bulk of the films. The resulting technical result consists in increasing the yield of films with reproducible electrical parameters.
Указанный технический результат для заявленного способа изготовления CVD методом углеродных пленок (пленок алмаза) легированных бором достигается тем, что легирующее вещество (бор) в твердой фазе плотностью более 95% от теоретической размещают вне зоны ВЧ разряда на расстоянии от подложки меньшем длины свободного пробега атомов бора, и процесс легирования пленок осуществляют распылением бора автономным источником лазерного излучения мощностью 0,05…1,5 Вт/см2.The indicated technical result for the claimed method for manufacturing CVD by the method of carbon films (diamond films) doped with boron is achieved by the fact that an alloying substance (boron) in the solid phase with a density of more than 95% of the theoretical value is placed outside the RF discharge zone at a distance from the substrate shorter than the mean free path of boron atoms , and the process of doping films is carried out by spraying boron autonomous source of laser radiation with a power of 0.05 ... 1.5 W / cm 2 .
Если легирующее вещество (бор) в твердой фазе плотностью менее 95% размещено в зоне ВЧ разряда на расстоянии от подложки, превышающем длину свободного пробега атомов бора, а воздействие на легирующее вещество превышает 1,5 Вт/см2, то отсутствуют условия для реализации заданной концентрации бора, а следовательно, воспроизводимости электрических характеристик пленок, что не обеспечит получение пленок с идентичными параметрами и снижает выход годных пленок для практического применения.If an alloying substance (boron) in a solid phase with a density of less than 95% is placed in the RF discharge zone at a distance from the substrate exceeding the mean free path of boron atoms, and the effect on the alloying substance exceeds 1.5 W / cm 2 , then there are no conditions for the implementation of the specified boron concentration, and therefore, reproducibility of the electrical characteristics of the films, which will not provide films with identical parameters and reduces the yield of suitable films for practical use.
Указанный технический результат способа достигается тем, что способ изготовления углеродных пленок, легированных бором, характеризуется следующим перечнем операций:The specified technical result of the method is achieved by the fact that the method of manufacturing carbon films doped with boron is characterized by the following list of operations:
- в реакторе размещают подложку, углеродосодержащие соединения, легирующее вещество и герметизируют реактор;- a substrate, carbon-containing compounds, an alloying substance are placed in the reactor and the reactor is sealed;
- формируют из углеродосодержащих соединений пленкообразующую среду в зоне ВЧ разряда;- form a film-forming medium from carbon-containing compounds in the RF discharge zone;
- дозируют пленкообразующую среду легирующим веществом, распыляя его лазерным излучением;- the film-forming medium is dosed with an alloying substance, spraying it with laser radiation;
- осаждают из газовой фазы и конденсируют на подложку пленкообразующую среду, содержащую углерод и легирующее вещество;- precipitated from the gas phase and condensed onto a substrate a film-forming medium containing carbon and an alloying substance;
- плотность бора в твердой фазе не менее 95%;- the density of boron in the solid phase is not less than 95%;
- мощность лазерного излучения не более 1,5 Вт/см2;- laser radiation power of not more than 1.5 W / cm 2 ;
- расстояние от подложки меньше длины свободного пробега атомов бора.- the distance from the substrate is less than the mean free path of boron atoms.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточных для получения требуемого технического результата.These signs are significant and interrelated with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
Настоящее изобретение поясняется представленным на схеме фиг. 1, конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата, где 1 - реактор, 2 - легирующее вещество, 3 - подложка, 4 - подложкодержатель, 5 - оптическое окно, 6 - резонатор, 7 - источник ВЧ, 8 - источник лазерного излучения, 9 - вакуумная система.The present invention is illustrated in the diagram of FIG. 1, a specific example of execution, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result, where 1 is a reactor, 2 is an alloying substance, 3 is a substrate, 4 is a substrate holder, 5 is an optical window, 6 is a resonator , 7 - RF source, 8 - laser radiation source, 9 - vacuum system.
Для заявленного способа изготовления в дальнейшем изложении и приведенных примерах материалом пленкообразующей среды является смесь газов CH4+H2 как наиболее технологичная среда для воспроизводимого получения плазмохимическим методом из газовой фазы изотропных, поликристаллических, углеродных пленок со структурой алмаза.For the claimed manufacturing method in the further presentation and examples, the material of the film-forming medium is a mixture of gases CH 4 + H 2 as the most technologically advanced medium for the reproducible production of isotropic, polycrystalline, carbon films with a diamond structure by the plasma-chemical method from the gas phase.
В качестве легирующего вещества используется химически чистый бор в твердой фазе. В зависимости от содержания в алмазных пленках бора их электропроводность изменяется от диэлектриков до полупроводников, что накладывает более жесткие требования к точности легирования и способу изготовления легированных углеродных пленок с идентичными эксплуатационными параметрами.Chemically pure boron in the solid phase is used as an alloying substance. Depending on the content of boron in diamond films, their electrical conductivity varies from dielectrics to semiconductors, which imposes more stringent requirements on the accuracy of alloying and the method of manufacturing alloyed carbon films with identical operational parameters.
В качестве материала подложки - кремний, изготавливаемый в промышленных масштабах.As the substrate material, silicon is manufactured on an industrial scale.
Последовательность и методы изготовления углеродных пленок легированных бором осуществляются следующим образом.The sequence and methods of manufacturing carbon films doped with boron are as follows.
Помещают в реактор (1) в виде пластины легирующее вещество (2) - бор с плотностью более 95% от теоретической. Размещают пластину вне зоны ВЧ разряда и на расстоянии от подложки (3), меньшем длины свободного пробега атомов бора. Длину свободного пробега атомов бора определяет остаточное давление в реакторе.The alloying substance (2), boron, with a density of more than 95% of the theoretical value, is placed in the reactor (1) in the form of a plate. The plate is placed outside the RF discharge zone and at a distance from the substrate (3) less than the mean free path of boron atoms. The mean free path of boron atoms is determined by the residual pressure in the reactor.
Далее в реакторе CVD методом (Chemical vapor deposition) выращивают углеродные пленки, содержащие фазу алмаза, одновременно легируя их бором. Для этого вакуумируют реактор до остаточного давления, необходимого для зажигания ВЧ разряда. Вводят в реактор углеродосодержащее соединение CH4 и H2. Зажигают ВЧ разряд для образования в низкотемпературной плазме из углеродосодержащего соединения пленкообразующей среды и одновременно методом лазерной абляции дозируют пленкообразующую среду бором. Для этого фокусированным потоком 0,05…1,5 Вт/см2 лазерного излучения, направленного на поверхность пластины, распыляют бор, переводя его в газовую фазу.Then, carbon films containing the diamond phase are grown in the CVD reactor using the Chemical vapor deposition method, while doping them with boron. To do this, vacuum the reactor to the residual pressure necessary to ignite the RF discharge. Introduced into the reactor carbonaceous compound is CH 4 and H 2. An RF discharge is ignited for the formation of a film-forming medium in a low-temperature plasma from a carbon-containing compound and, at the same time, a film-forming medium is borne by laser ablation. To do this, a focused stream of 0.05 ... 1.5 W / cm 2 of laser radiation directed to the surface of the plate, spray boron, translating it into the gas phase.
Осаждая из газовой фазы и конденсируя на подложке пленкообразующую среду, содержащую углерод и легирующее вещество, изготавливают углеродные пленки, кристаллизующиеся в структуре алмаза с требуемой концентрацией легирующего вещества бора.By depositing a film-forming medium containing carbon and an alloying substance from the gas phase and condensing on a substrate, carbon films are produced that crystallize in the diamond structure with the required concentration of boron alloying substance.
Количество (содержание) бора в пленках определяет мощность излучения, а гомогенное распределение бора и стабильность его концентрации в объеме пленки обеспечивает неизменность площади распыления бора.The amount (content) of boron in the films determines the radiation power, and the homogeneous distribution of boron and the stability of its concentration in the film volume ensures the invariance of the boron sputtering area.
Согласно настоящему изобретению рассматривается способ изготовления легированных алмазных пленок, объединяющий CVD метод и метод лазерной абляции, где луч лазера, испаряя легирующее вещество бор, размещенное вне зоны ВЧ разряда, обеспечивает прецизионное дозирование пленкообразующей среды и выращивание алмазных пленок с контролируемой концентрацией легирующего вещества (фиг. 1).According to the present invention, a method for manufacturing alloyed diamond films is considered, combining the CVD method and the laser ablation method, where a laser beam, evaporating an alloying substance boron located outside the RF discharge zone, provides precise dosing of the film-forming medium and growing diamond films with a controlled concentration of the alloying substance (Fig. one).
Если количество бора распределено неоднородно, то отсутствуют условия для идентичности удельного сопротивления (R Ом·см) в объеме (Roб) и на поверхности (Rпов) углеродных пленок, а следовательно, неопределенности характеристик, воспроизводимости параметров и снижения выхода годных пленок для практического применения.If the amount of boron is distributed nonuniformly, then there are no conditions for the identity of the resistivity (R Ohm · cm) in the volume (R o ) and on the surface (R p ) of carbon films, and therefore, the uncertainty of the characteristics, reproducibility of the parameters and a decrease in the yield of suitable films for practical application.
В заявленном решении создания CVD методом легированных алмазных пленок применен процесс лазерной абляции легирующего вещества, включающий распыление (испарение) лазерным излучением легирующего вещества.In the claimed decision to create CVD by the method of doped diamond films, the laser ablation of the dopant was applied, including the sputtering (evaporation) of the dopant by laser radiation.
Процесс лазерной абляции легирующего вещества автономным источником лазерного излучения предотвращает неконтролируемое содержание бора в газовой фазе и обеспечивает условия создания пленок с идентичными параметрами.The laser ablation of the dopant with an autonomous laser source prevents the uncontrolled boron content in the gas phase and provides the conditions for creating films with identical parameters.
Мощность лазерного излучения 0,05…1,5 Вт/см2 обеспечивает испарение легирующего вещества бора с поверхности пластины без механического разрушения пластины.The laser radiation power of 0.05 ... 1.5 W / cm 2 provides the evaporation of the dopant of boron from the surface of the plate without mechanical destruction of the plate.
Плотность (легирующего вещества) бора более 95% от теоретической препятствует механическому разрушению пластины при уровне мощности 1,5 Вт/см2 и менее, что обеспечивает контролируемое и стабильное содержание бора в пленках при неизменной мощности лазерного излучения.The density (dopant) of boron more than 95% of theoretical prevents mechanical destruction of the plate at a power level of 1.5 W / cm 2 or less, which ensures a controlled and stable boron content in the films with a constant laser radiation power.
Углеродные пленки (пленки алмаза), легированные бором, изготавливают следующим образом.Carbon films (diamond films) doped with boron are made as follows.
Пример 1. Размещают под оптическим окном (5) реактора из кварца (1) с внутренним диаметром 40±2 мм легирующее вещество бор в форме пластины (2) с плотностью 95% от теоретической. Размещают подложку из кремния (3) диаметром 30 мм на нагреваемом подложкодержателе (4). Вакуумируют реактор с помощью вакуумной системы (9). Нагревают подложку выше 700°C. Вводят в реактор углеродосодержащее соединение - спектрально чистый метан (CH4) и водород (H2). Содержание в газовой смеси водорода более 95% вес. Включают источник ВЧ (7), концентрируют резонатором (6) ВЧ энергию в объеме реактора. Зажигают ВЧ разряд и размещают легирующее вещество (2) вне зоны ВЧ разряда.Example 1. A dopant of boron in the form of a plate (2) with a density of 95% of theoretical is placed under the optical window (5) of a quartz reactor (1) with an inner diameter of 40 ± 2 mm. A silicon substrate (3) with a diameter of 30 mm is placed on a heated substrate holder (4). Vacuum the reactor using a vacuum system (9). Heat the substrate above 700 ° C. A carbon-containing compound — spectrally pure methane (CH 4 ) and hydrogen (H 2 ) — is introduced into the reactor. The content in the gas mixture of hydrogen is more than 95% weight. Turn on the RF source (7), concentrate the resonator (6) RF energy in the reactor volume. An RF discharge is ignited and an alloying substance (2) is placed outside the RF discharge zone.
Реализуют ВЧ мощностью 400±20 Вт в зоне ВЧ разряда из углеводорода (CH4) образование пленкообразующей среды. Одновременно включают источник лазерного излучения (8) и методом лазерной абляции, воздействуя на поверхность пластины (II) потоком излучения мощностью 0,35 Вт/см2 с длиной волны 0,54±0,2 мкм, дозируют пленкообразующую среду бором. Пленкообразующая среда, содержащая углерод и легирующее вещество бор, осаждаются на подложке и конденсируются на ней в виде пленки. Пленку конденсируют толщиной 100±20 мкм. Затем отключают источник ВЧ, источник лазерного излучения и нагрев подложки. После достижения подложкой комнатной температуры реактор разгерметизируют и извлекают подложку с пленкой.An RF power of 400 ± 20 W is realized in the RF discharge zone of a hydrocarbon (CH 4 ) formation of a film-forming medium. At the same time, the laser radiation source (8) is turned on and the laser ablation method is applied, acting on the surface of the plate (II) with a radiation flux of 0.35 W / cm 2 with a wavelength of 0.54 ± 0.2 μm, a film-forming medium is dosed with boron. A film-forming medium containing carbon and an alloying substance boron is deposited on the substrate and condenses on it in the form of a film. The film is condensed with a thickness of 100 ± 20 μm. Then, the RF source, the laser radiation source and the substrate heating are turned off. After the substrate reaches room temperature, the reactor is depressurized and the substrate with the film is removed.
Мощность ВЧ разряда определяет конструкция, форма, материал реактора, а также объем и линейные размеры. Длину волны лазерного излучения определяет коэффициент поглощения и зависит от кристаллохимических и механических свойств поверхности легирующего вещества.The power of the RF discharge determines the design, shape, material of the reactor, as well as the volume and linear dimensions. The wavelength of the laser radiation is determined by the absorption coefficient and depends on the crystal-chemical and mechanical properties of the surface of the dopant.
Пример 2. Плотность легирующего вещества бора 94% от теоретической. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 2. The density of the dopant of boron is 94% of theoretical. Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 3. Плотность легирующего вещества бора 97% от теоретической. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 3. The density of the alloying substance of boron is 97% of theoretical. Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 4. Мощность излучения 0,04 Вт/см2. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 4. The radiation power of 0.04 W / cm 2 . Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 5. Мощность излучения 0,20 Вт/см2. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 5. The radiation power of 0.20 W / cm 2 . Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 6. Мощность излучения 0,50 Вт/см2. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 6. The radiation power of 0.50 W / cm 2 . Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 7. Мощность излучения 1,5 Вт/см2. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 7. The radiation power of 1.5 W / cm 2 . Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 8. Мощность 1,6 Вт/см2. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 8. Power 1.6 W / cm 2 . Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
Пример 9. Пластина бора в зоне ВЧ разряда. Условия, способы изготовления пленок алмаза, легированных бором, как в примере 1.Example 9. The boron plate in the RF discharge zone. Conditions, methods for the manufacture of films of diamond doped with boron, as in example 1.
В таблице 1 сведены измеренные значения удельного сопротивления пленок приведенные в примерах 1-9. Схема измерений показана на фиг. 2, где 10 - пленка, легированная бором, 11 - подложка (кремний), 12 - электроды. Результаты измерений удельного сопротивления представлены в виде отношения K=(Rоб)/(Rпов)·100%, где Rоб и Rпов соответственно величина удельного сопротивления по толщине и поверхности пленок. Измерения проведены при комнатной температуре. Высокая химическая стойкость углеродных пленок позволила методами ориентированного объемного травления удалить подложку кремния в зоне измерений и этим устранить шунтирующее влияние подложки и увеличить точность измерения удельного сопротивления по толщине и поверхности пленок.Table 1 summarizes the measured values of the resistivity of the films given in examples 1-9. The measurement circuit is shown in FIG. 2, where 10 is a film doped with boron, 11 is a substrate (silicon), 12 are electrodes. The results of measurements of resistivity are presented in the form of the ratio K = (R about ) / (R pov ) · 100%, where R about and R pov, respectively, the value of resistivity across the thickness and surface of the films. The measurements were carried out at room temperature. The high chemical resistance of the carbon films made it possible to remove the silicon substrate in the measurement zone using oriented volumetric etching methods and thereby eliminate the shunting effect of the substrate and increase the accuracy of measuring the resistivity over the thickness and surface of the films.
Наибольшая идентичность и минимальный разброс измеренных параметров К % (примеры 1, 3, 5, 6, 7) достигнута в пленках, легированных бором, изготовленных CVD методом в сочетании с лазерной абляцией легирующего вещества, где легирующее вещество бор в виде пластины с плотностью более 95% от теоретической расположено вне зоны ВЧ разряда и распыление бора осуществляется воздействием потока излучения с длиной волны 0,54±0,2 мкм, мощностью 0,05…1,5 Вт/см2.The greatest identity and the minimum scatter of the measured parameters K% (examples 1, 3, 5, 6, 7) was achieved in boron-doped films produced by the CVD method in combination with laser ablation of an alloying substance, where the alloying substance is boron in the form of a plate with a density of more than 95 % of the theoretical value is located outside the RF discharge zone and boron is sprayed by the radiation flux with a wavelength of 0.54 ± 0.2 μm and a power of 0.05 ... 1.5 W / cm 2 .
Настоящее изобретение промышленно применимо и может быть реализовано с использованием достаточно хорошо отработанных технологий.The present invention is industrially applicable and can be implemented using fairly well-established technologies.
При этом возможно увеличение как номенклатуры легирующих веществ, так и функциональных параметров углеродных пленок со структурой алмаза. Возможность создания легированных углеродных пленок со структурой алмаза в едином технологическом процессе с использованием одного комплекта оборудования позволяет значительно увеличить выход пленок с идентичными функциональными параметрами.In this case, it is possible to increase both the nomenclature of alloying substances and the functional parameters of carbon films with a diamond structure. The ability to create alloyed carbon films with a diamond structure in a single technological process using one set of equipment can significantly increase the yield of films with identical functional parameters.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149954/28A RU2585311C1 (en) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | Method of producing carbon films with boron-doped diamond |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149954/28A RU2585311C1 (en) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | Method of producing carbon films with boron-doped diamond |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2585311C1 true RU2585311C1 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014149954/28A RU2585311C1 (en) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | Method of producing carbon films with boron-doped diamond |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585311C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018236760A1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-12-27 | Adamantite Technologies, Llc | Doped diamond semiconductor and method of manufacture |
| US10700165B2 (en) | 2016-06-17 | 2020-06-30 | Adamantite Technologies LLC | Doped diamond SemiConductor and method of manufacture using laser abalation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353737A (en) * | 1992-04-16 | 1994-10-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for forming boron-doped semiconducting diamond films |
| US5406081A (en) * | 1992-09-29 | 1995-04-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Infrared detector utilizing diamond film |
| US5635258A (en) * | 1995-04-03 | 1997-06-03 | National Science Council | Method of forming a boron-doped diamond film by chemical vapor deposition |
| RU2488912C2 (en) * | 2011-07-07 | 2013-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Method to manufacture schottky diode |
-
2014
- 2014-12-11 RU RU2014149954/28A patent/RU2585311C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353737A (en) * | 1992-04-16 | 1994-10-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for forming boron-doped semiconducting diamond films |
| US5406081A (en) * | 1992-09-29 | 1995-04-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Infrared detector utilizing diamond film |
| US5635258A (en) * | 1995-04-03 | 1997-06-03 | National Science Council | Method of forming a boron-doped diamond film by chemical vapor deposition |
| RU2488912C2 (en) * | 2011-07-07 | 2013-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Method to manufacture schottky diode |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A.Aleksov et al. Diamond diodes and transistirs. Semiconductor science and technology. 2003, V.18, p.S59-S66. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10700165B2 (en) | 2016-06-17 | 2020-06-30 | Adamantite Technologies LLC | Doped diamond SemiConductor and method of manufacture using laser abalation |
| US11495664B2 (en) | 2016-06-17 | 2022-11-08 | Adamantite Technologies LLC | Doped diamond Semiconductor and method of manufacture using laser ablation |
| WO2018236760A1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-12-27 | Adamantite Technologies, Llc | Doped diamond semiconductor and method of manufacture |
| CN110998796A (en) * | 2017-06-19 | 2020-04-10 | 金刚石技术有限责任公司 | Diamond-doped semiconductor and method for manufacturing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | Room‐temperature fabricated amorphous Ga2O3 high‐response‐speed solar‐blind photodetector on rigid and flexible substrates | |
| Kennedy et al. | Controlling preferred orientation and electrical conductivity of zinc oxide thin films by post growth annealing treatment | |
| Ngom et al. | Structural and optical properties of nano-structured tungsten-doped ZnO thin films grown by pulsed laser deposition | |
| DE102005062482B4 (en) | Methods and apparatus for measuring and controlling thin-film processing | |
| Zheng et al. | Vacuum-ultraviolet-oriented van der Waals photovoltaics | |
| Liu et al. | Fabrication and characterization of ZnO film based UV photodetector | |
| CN105655434B (en) | Ultraviolet detection device based on gallium oxide nanowire array and preparation method thereof | |
| JP5029542B2 (en) | Method and apparatus for producing one-dimensional nanostructure | |
| Tricot et al. | Epitaxial ZnO thin films grown by pulsed electron beam deposition | |
| Zhou et al. | Nanoplasmonic 1D diamond UV photodetectors with high performance | |
| Khatymov et al. | Lifetime of negative molecular ions of tetracene and pentacene with respect to the autodetachment of an electron | |
| RU2585311C1 (en) | Method of producing carbon films with boron-doped diamond | |
| Choudhary et al. | Synthesis of aluminum nitride thin films and their potential applications in solid state thermoluminescence dosimeters | |
| Hymavathi et al. | Influence of sputtering power on structural, electrical and optical properties of reactive magnetron sputtered Cr doped CdO thin films | |
| Mominuzzaman et al. | Diamond-like carbon by pulsed laser deposition from a camphoric carbon target: effect of phosphorus incorporation | |
| Tripathi et al. | Investigations on phosphorous doped hydrogenated amorphous silicon carbide thin films deposited by a filtered cathodic vacuum arc technique for photo detecting applications | |
| Chou et al. | The study of humidity sensor based on Li-doped ZnO nanorods by hydrothermal method | |
| Reiprich et al. | Corona discharge assisted growth morphology switching of tin-doped gallium oxide for optical gas sensing applications | |
| Litvinov et al. | Cluster model of the mechanism of sensitivity of gas sensors based on MIS structures | |
| Low et al. | Spectroscopic studies of magnetron sputtering plasma discharge in Cu/O2/Ar mixture for copper oxide thin film fabrication | |
| Arakelyan et al. | Gas sensors made of multiwall carbon nanotubes modified by tin dioxide | |
| Wang et al. | Effect of substrate temperature on the structural and Raman properties of Ag-doped ZnO films | |
| Barton et al. | Performance of room-temperature X-ray detectors made from mercuric iodide (HgI2) platelets | |
| Young et al. | Fabrication of silicon dioxide by photo-chemical vapor deposition to decrease detector current of ZnO ultraviolet photodetectors | |
| Petukhov et al. | Transport properties of thin SnO 2 films grown by pulsed laser deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171212 |