SU471631A1

SU471631A1 - The method of obtaining multilayer structures

Info

Publication number: SU471631A1
Application number: SU1787519A
Authority: SU
Inventors: Убай Арифович Арифов; Тельман Дадаевич Раджабов; Зелина Азриелевна Искандерова
Original assignee: Институт электроники АН УзССР
Priority date: 1972-05-23
Filing date: 1972-05-23
Publication date: 1975-05-25

Description

геттерно-ионавого насоса типа ГИН-0,5 до давлений не выше тор. В качестве подложки-мишени 3 используют диэлектрические (кварцевое стекло) и металлические падложки (Си, Ti, Та и ДР-). которые можно нагревать до 800° С и о.хла вдать до -196 С. Дл испарителей примен ют кольцевой лр моканальный Иапаритель 4 из Ti, Сг, Zr на молибденовом керне.geton-ionovy pump type GIN-0.5 to pressures not higher than the torus. Dielectric (quartz glass) and metal substrates (Cu, Ti, Ta and DF) are used as the target substrate 3. which can be heated up to 800 ° C and open air to -196 ° C. For evaporators, use a circular LC boiler evaporator 4 made of Ti, Cr, Zr on molybdenum core.

Кольцева форма испарител и рассто ние от мишени 50 мм позвол ют получать равломерные по толщине напыл емые слои и дают возможность .проходить ионному пучку. Измен удельную мощность на испарителе от 6 до 20 вт/см, можно измен ть скоростьThe annular shape of the evaporator and the distance from the target of 50 mm make it possible to obtain sputtering layers of equal size and thickness and make it possible to pass the ion beam. By changing the specific power on the evaporator from 6 to 20 W / cm, you can change the speed

ОABOUT

осаждени слоев от 3 до 90А/мин. Загр зненность образующихс слоев за счет посторонних примесей составл ет не более 0,1%. В качестве ионного источника в данной установке примен етс иокный источник 5 магнетромного типа, позвол ющий получать моноэнергетический пучок ионов инертных газов с эксоги .г;1 от 1,5X10 до 5X10 ионов/см. Систг ма электростатических линз 6 служит дл ускорени и фокусировки пучка ионов.deposition of layers from 3 to 90 A / min. The contamination of the formed layers due to impurities is no more than 0.1%. As an ion source in this installation, a magnetromic type of 5 source is used, which makes it possible to obtain a monoenergetic beam of inert gas ions from exoggy 1; 1.5X10 to 5X10 ions / cm. The system of electrostatic lenses 6 serves to accelerate and focus the ion beam.

Система напуска газов ионного источника 7 состоит из игольчатого натекател и баллона с исследуемым газом. С помощью ионизационных манометров и масс-спектрометра 8 контролируют давление и состав остаточных газов в измерительной камере.The gas inlet system of the ion source 7 consists of a needle valve and a cylinder with the test gas. Using ionization gauges and a mass spectrometer 8 monitor the pressure and composition of the residual gases in the measuring chamber.

Пор док проведени экспериментов заключаетс в следую.щем: «осле обезгаживани всей установки и МИшени и достижени давлени в камере не выше 1x10 -5Х11 тор, включают пр моканальный испаритель и производ т палыление сло па подложку с данной температурой и с выбранной скоростью напылени . После предварительного наиыле1ги сло толщиной 0,1 мкм, не выключа испарител , включают ионный источник и производ т одновременное внедрение газовых ионов и напыление. Регулиру энергию , -плотность ионного пучка и скорость напыленл , получают различные газонаполпенлые структуры.The order of the experiments consists in the following: “After the entire installation and the Target are out-cleared and the chamber reaches pressure not higher than 1x10 -5Х11 torus, a pro-evaporator is switched on and the substrate is deposited at a given temperature and at a selected sputtering rate. After a preliminary 0.1 μm thick layer, without turning off the evaporator, turn on the ion source and perform simultaneous introduction of gas ions and sputtering. By adjusting the energy, the ion beam density and deposition rate, different gas-filled structures are obtained.

П р и м е р. Описанную вакуумную установку используют дл получени твердых растворов с инертными газами. Испарение материала, например титана, ведут пр мым накалом испарител нри токе 50 а и напр же1: им 15 е. Ток эмксаин дл бомбардировки ионов устанавливают до 150 мА. В результате одновременного осаждени слоев и бонбард ровки их ионами гели получают твердый раствор гели в титане с концентрацией инертного газа в 3 раза большей, чем при введении газа по известному способу: ионнсй бомбардировкой после :предварительного напылени слоев.PRI me R. The described vacuum setup is used to produce solid solutions with inert gases. The evaporation of material, such as titanium, is carried out by direct heating of the evaporator at a current of 50 a and a voltage of 1: im 15 e. The current for ion bombardment is set to 150 mA. As a result of the simultaneous deposition of layers and their bonbardation with ions, the gels obtain a solid solution of gels in titanium with an inert gas concentration 3 times greater than with the introduction of gas by a known method: ion bombardment after: pre-sprayed layers.

Дл выбора скорости напылени , позвол ющей получить оптимально-насыщенные слои с равномерным распределением примеси по глубине, предлагаетс формула:To select a spraying rate, which allows to obtain optimally saturated layers with a uniform distribution of impurities in depth, the following formula is proposed:

АХ . BSAH. BS

(1)(one)

где VH - скорость наэтылени ;where VH is the sweeping speed;

Д - рассто ние от исходной поверхности до максимума концентрации в распределении вводимой примеси при данной энергии Е внедр емых ионов в предварительно наиылениом слое; т - врем насыщени ; В - число падающих ионов в единицу времени на единицу поверхности; S - Коэффициент раапылени ; п - число атомов мишени .в единицеD is the distance from the initial surface to the maximum concentration in the distribution of the introduced impurity at a given energy E of the implanted ions in the prelimination layer; t is the saturation time; B is the number of incident ions per unit time per unit surface; S is the coefficient of decomposition; n is the number of atoms of the target. in unit

объема.volume.

Положен.ие максимума концентрацииMaximum concentration

(средний наиболее веро тный пробег) дл (average most likely mileage) for

опр9делен«ой «пары ион-мишень при заданнойthe “oh” target ion pair is determined at a given

энергии Е рассчитывают, использу работыenergy E is calculated using works

по ионному внедрению.on ion introduction.

Налыление слоев с такой скоростью компенсирует их распыление ионным пучком и позвОоТ ет перемещать максимум концентрации вводимой примеси по глубине выращиваемой пленки.Paving layers at such a rate compensates for their sputtering by the ion beam and allows displacing the maximum concentration of the introduced impurity along the depth of the film being grown.

Выбира температуру и скорость напылени V,,, получают слои различной степени структурного совершенства.By choosing the temperature and the deposition rate V ,,, layers of varying degrees of structural perfection are obtained.

Дл получени слоев заданной структуры (ноликристаллнчеоких алюрфных, эпнтакснальных ) накладываетс ограничение на скорость напылени . В этом случае онтимальна равномерна пасыщенность сло примесью достигаетс за счет выбора энергии ионов Е, которую так}ке можно получить, использу формулу (1). Расчеты, произведенные но формуле, согласуютс с экспериментальными данными.In order to obtain layers of a given structure (polycrystalline alurphic, epaxial), a limit is placed on the sputtering rate. In this case, the optimal uniform saturation of the layer by the impurity is achieved by choosing the energy of the ions E, which can be obtained using formula (1). Calculations made by the formula are consistent with experimental data.

Извест1но, что IB газона :юлненных лазерах накладыВаетс жесткое условие на давление рабочего газа (инертного). При падении давлени рабочего газа ниже допустимого лазер выходит из стро и требуетс специальна последующа обработка па установках дл газедени инертного газа, чтэ требует сложной экспериментальной установки и длительного восстановлени рабочего давлени вIt is known that IB lawn: lasers lasers superimpose a rigid condition on the pressure of the working gas (inert). When the pressure of the working gas falls below the permissible laser, the laser fails and a special subsequent treatment is required on the installations with gas for inert gas, which requires a complex experimental installation and a long recovery of the working pressure in

приборе.instrument.

Изготовл методом одновременной ионной бомбардировки инертными газами и liaпылепием геттерные слои, в частност : титапа , получают титановый геттер с большим насыщением спектрально-чистого и}1ертного газа. Наколоченный газ легко и регулируемо выдел ют, нагрева подобный геттер до сравнительно невысоких температур (до 800°С).The getter layers, in particular: titapa, were made by the method of simultaneous ion bombardment with inert gases and lia blins, and get titanium getter with a high saturation of spectral-pure and 1 gas. Knocked gas is easily and regulatedly released, heating such a getter to relatively low temperatures (up to 800 ° C).

Помеща насыщенный геттер з , можно легко при необходимости добавл ть рабочий газ (.инертный) до необходимого давG5 лени без разгерметизации прибора.By placing a saturated getter 3, it is possible to easily add, if necessary, a working gas (. Inert) to the required pressure G5 without depressurizing the device.

Предмет изобретени Subject invention

Способ получени многослойных структур с заданными профил -ми концентраций примеси -путем вакуумного осаждени из пара на подложку слоев и бомбардировки их ионами при регулировании скоростью осаждени The method of obtaining multilayer structures with given profiles of impurity concentrations - by vacuum deposition from a vapor onto a substrate of layers and bombarding them with ions while controlling the deposition rate

и параметров потока ионов, отличающийс тем, что, с целью создани структуры с твердым раствором переходного или редкоземельного металла с инертным газом, осаждение ведут из пара металла при одновременной или -периодической бомбардировке ионами инертного газа.and ion flow parameters, characterized in that, in order to create a structure with a solid solution of a transition or rare-earth metal with an inert gas, the deposition is made of metal vapor with simultaneous or periodic bombardment with inert gas ions.

7 7

.ТТТхТТУ; Ххх 77 .TTTxtTTU; Xxx 77