RU2676549C1 - Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы - Google Patents
Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676549C1 RU2676549C1 RU2018127440A RU2018127440A RU2676549C1 RU 2676549 C1 RU2676549 C1 RU 2676549C1 RU 2018127440 A RU2018127440 A RU 2018127440A RU 2018127440 A RU2018127440 A RU 2018127440A RU 2676549 C1 RU2676549 C1 RU 2676549C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- carbon
- anode
- cathode
- films
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical group [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Natural products OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 5
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 claims abstract description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 31
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Polymers C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D9/00—Electrolytic coating other than with metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в области микроэлектроники для создания устройств, в частности автоэмиссионных электродов, ионисторов, газовых сенсоров. Способ включает осаждение кремний-углеродной пленки из органического кремний и углеродсодержащего прекурсора электрохимическим методом, при этом кремний-углеродную пленку формируют электроосаждением из прекурсора, состоящего из гексаметилдисилазана в метиловом или этиловом спирте, на электропроводящую подложку, расположенную на катоде, на который относительно анода подают напряжение до 600 В с плотностью тока до 70 мА/см, а расстояние между катодом и анодом устанавливают до 1 см. Технический результат: получение кремний-углеродных пленок, имеющих фазу карбида кремния SiC и обладающих химической и механической стойкостью на любых электропроводящих материалах.
Description
Предполагаемое изобретение относится к области технологии тонкопленочной микроэлектроники и гальванических покрытий, может быть использовано для создания различных микроэлектронных устройств: автоэмиссионные электроды, ионисторы, газовые сенсоры, - а также для получения химически и механически стойких покрытий.
В настоящее время существуют различные способы получения кремний-углеродных пленок (пленок карбида кремния, SiC). Известен способ получения кремний-углеродных пленок на кремнии (патент РФ №2538358, опубл. 10.01.2015 г.), заключающийся в использовании двух прекурсоров, кремний и углеродсодержащего, которые в результате воздействия СВЧ газового разряда формируют кремний-углеродную пленку, осаждающуюся на кремниевую подложку, нагретую до 250-600°С. СВЧ газовый разряд создается с помощью системы устройств, в которую входят: мощный СВЧ - генератор, оборудование согласования и СВЧ - антенна.
Признаки аналога, общие с заявляемым способом, следующие: использование двух прекурсоров, кремний и углеродсодержащего, осаждение кремний и углеродсодержащей пленки на кремниевой подложке.
Однако в данном методе для формирования СВЧ газового разряда, необходимого для осаждения кремний-углеродных пленок, используется технически сложная система устройств, что затрудняет применение данного способа в массовом производстве кремний-углеродных пленок. А также необходимость нагрева подложки до высоких температур, в диапазоне нескольких сот градусов Цельсия, делает невозможным применение данного способа для получения пленок на подложках из низкотемпературных материалов.
Известен способ получения кремний-углеродных пленок на кремниевых подложках (патент РФ №2374358, опубл. 27.11.2009 г.) с различным соотношением кремния и углерода в составе пленки. Данный способ заключается в осаждении из кремния и углеродсодержащего прекурсора (органосилоксан) тонкой пленки на кремниевую подложку с помощью центрифугирования или термовакуумного напыления и последующем ее отжиге в инертной атмосфере при температуре 450-650°С.
Признаки аналога, общие с заявляемым способом, следующие: осаждение тонкой пленки на кремниевой подложке из кремний и углеродсодержащего прекурсора.
Однако для реализации способа требуется высокотемпературная обработка пленок при температуре 450-650°С. Также в полученных этим способом пленках, отсутствуют связи Si - C (фаза карбида кремния), что ухудшает их механические и электрофизические свойства.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ электрохимического осаждения наноструктурированной углеродсодержащей пленки на токопроводящие материалы (патент РФ №2519438, опубл. 10.06.2014 г.). В данном способе процесс электроосаждения пленки осуществляется на аноде из кремний и углеродсодержащего прекурсора (полигидроксилированного фуллерена в ацетоне или этиловом спирте). Разность потенциалов на электродах составляет 6-8 В, плотность тока 1-2 мА/дм2, температура прекурсора 20-30°С. Для окончательного формирования на подложке кремний и углеродсодержащей пленки проводят ее отжиг при температуре 300±30°С в инертной среде.
Существенный признак, общий с заявляемым способом, следующий: электрохимическое осаждение кремний-углеродных пленок из низкотемпературного органического кремний и углеродсодержащего прекурсора (20-30°С).
Недостатками прототипа являются необходимость проведения отжига при температуре 300±30°С, отсутствие связи Si - С (фаза карбида кремния) в пленках, а также низкие механические свойства получаемых пленок из-за малых величин электрического напряжения 6-8 В и низкой плотности тока 1-2 мА/дм2 на электродах. В заявленном способе эти недостатки устраняются.
Техническим результатом, на достижение которого направлен предлагаемый способ, является получение кремний-углеродных пленок, имеющих фазу карбида кремния SiC и обладающих химической и механической стойкостью, на любых электропроводящих материалах.
Технический результат достигается с помощью того, что кремний-углеродная пленка формируется электроосаждением из прекурсора, состоящего из гексаметилдисилазана в метиловом или этиловом спирте, на электропроводящей подложке, расположенной на катоде, на который относительно анода подается напряжение до 600 В с плотностью тока до 70 мА/см2, а расстояние между катодом и анодом устанавливается до 1 см.
Для достижения технического результата в способе электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы, заключающегося в осаждении кремний-углеродных пленок из низкотемпературного органического кремний и углеродсодержащего прекурсора (20-30°С) электрохимическим методом, используется электроосаждение кремний-углеродной пленки из прекурсора, состоящего из гексаметилдисилазана в метиловом или этиловом спирте, на электропроводящей подложке, расположенной на катоде, на который относительно анода подается напряжение до 600 В с плотностью тока до 70 мА/см2, а расстояние между катодом и анодом устанавливается до 1 см.
Работа заявленного способа заключается в следующем: используются два электрода (катод и анод), в качестве анода применяется углеродная пластина, а в качестве катода - подложка, на которой происходит осаждение кремний-углеродной пленки. Подложка может быть из любого электропроводящего материала (например: кремний) или диэлектрического материала, но с электропроводящий пленкой (проводящие стекла). Расстояние между катодом и анодом не должно превышать величину в 1 см. Затем катод и анод погружаются в органический кремний и углеродсодержащий прекурсор (гексаметилдисилазан в метиловом или этиловом спирте) с температурой 20-30°С. После этого на катод и анод подается высокое напряжение до 600 В с плотностью тока до 70 мА/см2, в результате чего на поверхности катода в процессе реакции восстановления происходит осаждение кремний-углеродной пленки, имеющий фазу карбида кремния SiC. Величина толщины получаемых пленок зависит от длительности процесса осаждения.
В состав одного из вариантов устройства, на котором возможно реализовать предлагаемый способ входят: химически стойкая емкость, диэлектрическая крышка с электродами и термопарой, цифровой амперметр с информационным выходом на персональный компьютер, цифровой вольтметр с информационным выходом на персональный компьютер, высоковольтный источник постоянного тока.
Таким образом, предложенный способ позволяет осаждать кремний-углеродные пленки на любые электропроводящие материалы. Полученные пленки обладают химической и механической стойкостью, имеют толщину до 1 мкм. Данный метод технически прост, для его реализации не требуется сложное технологическое оборудование. Предлагаемый метод позволяет сократить время на процессы изготовления устройств, основанных на кремний-углеродных пленках, а также дает возможность более широкому применению кремний-углеродных пленок в микроэлектронике и других областях техники.
Claims (1)
- Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы, включающий осаждение кремний-углеродной пленки из органического кремний и углеродсодержащего прекурсора электрохимическим методом, отличающийся тем, что кремний-углеродную пленку формируют электроосаждением из прекурсора, состоящего из гексаметилдисилазана в метиловом или этиловом спирте, на электропроводящую подложку, расположенную на катоде, на который относительно анода подают напряжение до 600 В с плотностью тока до 70 мА/см2, а расстояние между катодом и анодом устанавливают до 1 см.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127440A RU2676549C1 (ru) | 2018-07-25 | 2018-07-25 | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127440A RU2676549C1 (ru) | 2018-07-25 | 2018-07-25 | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2676549C1 true RU2676549C1 (ru) | 2019-01-09 |
Family
ID=64958625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018127440A RU2676549C1 (ru) | 2018-07-25 | 2018-07-25 | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2676549C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711072C1 (ru) * | 2019-04-24 | 2020-01-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на диэлектрические подложки |
| RU2711066C1 (ru) * | 2019-03-05 | 2020-01-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Способ электрохимического осаждения легированных атомами переходных металлов кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы |
| RU2718028C1 (ru) * | 2019-11-14 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | Способ модификации поверхности изделий из титана |
| RU2804746C1 (ru) * | 2023-03-03 | 2023-10-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Способ создания сенсора газов и паров на основе чувствительных слоев из металлсодержащих кремний-углеродных пленок |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243298C2 (ru) * | 1999-05-04 | 2004-12-27 | Пирелли Кави Э Системи С.П.А. | Способ получения сверхпроводящего слоистого материала и получаемый из него сверхпроводящий слоистый элемент |
| RU2374358C1 (ru) * | 2008-04-30 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ получения углеродсодержащих покрытий |
| CN102002747A (zh) * | 2009-09-01 | 2011-04-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 金属表面富勒烯薄膜的电泳制备方法 |
| RU2519438C1 (ru) * | 2012-12-07 | 2014-06-10 | Александр Алексеевич Козеев | Электрохимическое осаждение наноструктурированной пленки углерода на токопроводящих материалах |
-
2018
- 2018-07-25 RU RU2018127440A patent/RU2676549C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243298C2 (ru) * | 1999-05-04 | 2004-12-27 | Пирелли Кави Э Системи С.П.А. | Способ получения сверхпроводящего слоистого материала и получаемый из него сверхпроводящий слоистый элемент |
| RU2374358C1 (ru) * | 2008-04-30 | 2009-11-27 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Способ получения углеродсодержащих покрытий |
| CN102002747A (zh) * | 2009-09-01 | 2011-04-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 金属表面富勒烯薄膜的电泳制备方法 |
| RU2519438C1 (ru) * | 2012-12-07 | 2014-06-10 | Александр Алексеевич Козеев | Электрохимическое осаждение наноструктурированной пленки углерода на токопроводящих материалах |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2711066C1 (ru) * | 2019-03-05 | 2020-01-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Способ электрохимического осаждения легированных атомами переходных металлов кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы |
| RU2711072C1 (ru) * | 2019-04-24 | 2020-01-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на диэлектрические подложки |
| RU2718028C1 (ru) * | 2019-11-14 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | Способ модификации поверхности изделий из титана |
| RU2804746C1 (ru) * | 2023-03-03 | 2023-10-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Способ создания сенсора газов и паров на основе чувствительных слоев из металлсодержащих кремний-углеродных пленок |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2676549C1 (ru) | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы | |
| US7455757B2 (en) | Deposition method for nanostructure materials | |
| JP4704453B2 (ja) | ダイヤモンドライクカーボン製造装置、製造方法及び工業製品 | |
| KR101685100B1 (ko) | 기재 위에 h-BN 후막을 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 h-BN 후막 적층체 | |
| KR20020046214A (ko) | 정전척 및 그 제조방법 | |
| Ma et al. | Dielectric strength and reliability of ferroelectric PLZT films deposited on nickel substrates | |
| KR101877500B1 (ko) | 대면적 그래핀 박막의 in-situ 제조방법 | |
| US20190334091A1 (en) | Carbon nanotube array, material, electronic device, process for producing carbon nanotube array, and process for producing field effect transistor | |
| Gao et al. | Improvement of energy density in SrTiO3 film capacitor via self-repairing behavior | |
| JP2004217977A (ja) | 非晶質窒化炭素膜及びその製造方法 | |
| TW201821351A (zh) | 一種薄膜電晶體及其製備方法 | |
| CN108172627B (zh) | 一种薄膜晶体管及其制备方法 | |
| Balachandran et al. | Development of PLZT dielectrics on base metal foils for embedded capacitors | |
| Wolborski et al. | Aluminium nitride deposition on 4H-SiC by means of physical vapour deposition | |
| JP2004217975A (ja) | 炭素薄膜及びその製造方法 | |
| RU2711066C1 (ru) | Способ электрохимического осаждения легированных атомами переходных металлов кремний-углеродных пленок на электропроводящие материалы | |
| Gablech et al. | High‐Conductivity Stoichiometric Titanium Nitride for Bioelectronics | |
| CN107768519B (zh) | 反相器及其制备方法 | |
| Gromov et al. | Specific features of the structure and properties of carbon nanocolumns formed by low-temperature chemical vapor deposition | |
| JP2002141292A (ja) | シリコン系薄膜の製造法 | |
| RU2711072C1 (ru) | Способ электрохимического осаждения кремний-углеродных пленок на диэлектрические подложки | |
| JP3623938B2 (ja) | 静電チャックの製造方法 | |
| CN103556197B (zh) | 柔性卷曲导电衬底上制备单原子层厚度金属薄膜的方法 | |
| Bano et al. | SiC nanowire-based transistors for electrical DNA detection | |
| Chu et al. | Plasma-enhanced flexible metal–insulator–metal capacitor using high-k ZrO2 film as gate dielectric with improved reliability |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201210 Effective date: 20201210 |