RU2634326C2 - Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния - Google Patents
Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634326C2 RU2634326C2 RU2015151596A RU2015151596A RU2634326C2 RU 2634326 C2 RU2634326 C2 RU 2634326C2 RU 2015151596 A RU2015151596 A RU 2015151596A RU 2015151596 A RU2015151596 A RU 2015151596A RU 2634326 C2 RU2634326 C2 RU 2634326C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- porous silicon
- ultra
- profiled
- thin film
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Использование: для роста наноразмерных пленок диэлектриков на поверхности монокристаллических полупроводников. Сущность изобретения заключается в том, что пленку Al2O3 наносят ионно-плазменным распылением на слой пористого кремния с размером пор менее 3 нм, полученного электрохимическим травлением исходной пластины монокристаллического кремния, при рабочем давлении в камере в диапазоне 3-5⋅10-3 мм рт.ст. и потенциале мишени - 400-600 В. Технический результат: обеспечение возможности создания эффективного способа изготовления нанопрофилированной ультратонкой пленки диоксида алюминия на поверхности пористого кремния. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области нанотехнологий и наноматериалов, в частности к методам роста наноразмерных пленок диэлектриков на поверхности монокристаллических полупроводников.
Известен способ осаждения наноразмерной пленки альфа- Al2O3 (0001) на металлические подложки (Патент РФ 2516366, МПК C23C 14/16, B82Y 30/00, опубл. 20.05.2014). В условиях сверхвысокого вакуума проводят нагрев, испарение и осаждение пленки оксида алюминия на металлическую подложку с определенной ориентацией кристаллов. Осуществляют осаждение испаряемого потока, состоящего из частиц AlO и (AlO)2. Испаряемый поток состоит из частиц AlO и (AlO)2, а после осаждения каждого последующего монослоя проводят экспозицию в молекулярном кислороде при парциальном давлении 10-7 мм рт. ст. в течение 3 минут при температуре подложки 700°C. Получается ориентированная высокостабильная наноразмерная пленка α- Al2O3 (0001) на чистой поверхности металла-подложки с сохранением межфазовой границы оксид-металл на атомном уровне.
К недостаткам этого способа относится энергозатратность способа (высокие температуры получения), использование исключительно металлической поверхности, что делает непригодным данный метод для использования в области нано и оптоэлектроники, а также взаимная диффузия атомов алюминия и подложки при высоких температурах.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ импульсно-лазерного получения тонких пленок материалов с высокой диэлектрической проницаемостью на подложках кристаллического кремния в условиях сверхвысокого вакуума (Патент РФ 2306631, МПК H01L 021/316, опубл. 20.09.2007). Однако и он не лишен недостатков. Основным из них является малая площадь поверхности для формирования пленки (5×5 мм) и отсутствие структурирования пленки.
Техническая задача изобретения заключается в разработке эффективного способа создания нанопрофилированной ультратонкой пленки диоксида алюминия на поверхности пористого кремния, необходимой для использования в качестве оптических проводящих каналов.
Технический результат достигается тем, что нанопрофилированная пленка Al2O3 формируется методом ионно-плазменного распыления на слое пористого кремния с размерами пор менее 3 нм, полученного анодным электрохимическим травлением в электролите исходного монокристаллического кремния.
Технический результат заключается:
- в возможности формирования методом ионно-плазменного напыления ориентированных на поверхности пористого кремния нанонитей Al2O3;
- в значительной площади структурированной поверхности.
Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности монокристаллической полупроводниковой кремниевой пластины с поверхностным пористым слоем осуществляют в два этапа.
На первом этапе формируют пористый слой на пластине монокристаллического кремния. Для этого используется ячейка электрохимического анодного травления (фиг. 1).
В качестве исходных подложек используются пластины монокристаллического кремния, легированного бором, с высоким удельным сопротивлением от 5 до 10 Ом*см.
Предлагаемый способ проиллюстрирован чертежами, где на фиг. 1 изображена схема ячейки электрохимического травления. 1 - фторопластовая ванна, 2 - раствор электролита, 3 - U-образный контрэлектролит из нержавеющей стали, который в процессе электрохимического травления является катодом, 4 - исходная пластина кристаллического кремния, которая в процессе электрохимического травления является анодом и на которой получается слой пористого кремния, 5 - система контроля и установки тока, состоящая из источника постоянного тока со встроенным мультиметром.
Пластина прямоугольной формы размером 2 см × 1 см помещается в раствор электролита следующего состава: 2 объемные части концентрированной плавиковой кислоты (40%) + 2 объемные части изопропилового спирта +1 объемная часть перекиси водорода (30%). Высокое удельное сопротивление исходной полированной кремниевой пластины за счет малого количества примесных дефектов обеспечивает равномерное травление и однородное распределение пор по размерам.
Это позволяет избежать проблем, характерных для стандартного расположения кремниевой пластины в донной части кюветы, связанных с уплотнением пластины кремния, во избежание протечек электролита, содержащего агрессивную плавиковую кислоту. Травление проводится в режиме постоянного тока при плотности 50-75 мА/см2. Время травления можно варьировать от 5 до 30 мин, что позволяет изменять толщину пористого слоя в пределах от 50 до 300 нм с размерами пор менее 3 нанометров.
При увеличении времени травления свыше 30 минут резко падает плотность тока через пластину и эффективность травления существенно снижается. Возможен сильный перегрев и закипание раствора электрохимического травления, что обычно приводит к значительному снижению качества (увеличение шероховатости и степени загрязнения продуктами раствора ЭХТ) поверхности получаемых образцов.
На втором этапе методом ионно-плазменного распыления на слой пористого кремния наносится пленка Al2O3. Для этого производится бомбардировка мишени из алюминия марки А-999 ионами кислорода в плазме особо чистого (99,999) кислорода без специального добавления аргона. Рабочее давление варьируется в диапазоне 3-5⋅10-3 мм рт.ст. Подложка образца за время процесса напыления разогревается до (200-250)°C. Используются сравнительно невысокие для подобных процессов потенциалы мишени - 400-600B, что позволяет добиваться практически 100% окисления атомов распыляемого алюминия в рабочем объеме камеры до подлета их до образца. Скорость роста пленки Al2O3 составляет 20-40 ангстрем в минуту. Для устойчивости горения кислородной плазмы в процессе напыления производится предварительная подготовка оснастки рабочей камеры установки. Перед каждым процессом производится запыление всей оснастки камеры (включая держатель образца) алюминием посредством распыления алюминиевой мишени в плазме аргона. В противном случае происходит загрязнение напыляемой пленки Al2O3 осколками от микровзрывов диэлектрической пленки окиси алюминия, осажденной на подложкодержателе от предыдущих процессов.
В процессе формирования пленки происходит рост оксида алюминия на поверхности слоя пористого кремния в виде ориентированных в одном направлении нанонитей высотой 80-100 нм, расположенных на поверхности на расстоянии 300-500 нм друг от друга (фиг. 2). Такой механизм роста задается кристаллографической ориентацией исходной пластины монокристаллического кремния, используемой для создания пористого слоя, методом и условиями создания пористого слоя, а также способом формирования пленки Al2O3 методом ионно-плазменного распыления.
Сформированные на поверхности гетерофазной структуры наноразмерные структурированные нити Al2O3 могут служить оптическими проводящими каналами и достаточно эффективно внедрены в стандартные технологии микро и оптоэлектроники.
Claims (2)
1. Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния, заключающийся в ионно-плазменном распылении пленки Al2O3 на слое пористого кремния с размером пор менее 3 нм, полученного электрохимическим травлением исходной пластины монокристаллического кремния, при рабочем давлении в камере в диапазоне 3-5⋅10-3 мм рт.ст. и потенциале мишени - 400-600 В.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механизм роста пленки задается кристаллографической ориентацией исходной пластины монокристаллического кремния, методом и условиями создания пористого слоя, а также способом формирования пленки Al2O3 методом ионно-плазменного распыления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015151596A RU2634326C2 (ru) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015151596A RU2634326C2 (ru) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015151596A RU2015151596A (ru) | 2017-06-06 |
RU2634326C2 true RU2634326C2 (ru) | 2017-10-25 |
Family
ID=59031713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015151596A RU2634326C2 (ru) | 2015-12-01 | 2015-12-01 | Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2634326C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113387370B (zh) * | 2020-03-11 | 2023-01-03 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种使用低温等离子技术调节沸石分子筛晶体形貌与结构的方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2059322C1 (ru) * | 1991-06-03 | 1996-04-27 | Научно-инженерно-технологический центр "Микроэлектроника" Белорусской инженерной технологической академии | Способ фотохимического осаждения тонких пленок и устройство для его осуществления |
US6524918B2 (en) * | 1999-12-29 | 2003-02-25 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for manufacturing a gate structure incorporating therein aluminum oxide as a gate dielectric |
RU2306631C2 (ru) * | 2004-11-30 | 2007-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (НИФХИМ им. Л.Я. Карпова) | Способ импульсно-лазерного получения тонких пленок материалов с высокой диэлектрической проницаемостью |
RU2516366C2 (ru) * | 2012-09-10 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова" (СОГУ) | СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ ПЛЕНКИ АЛЬФА-Al2O3 (0001) НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОДЛОЖКИ |
-
2015
- 2015-12-01 RU RU2015151596A patent/RU2634326C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2059322C1 (ru) * | 1991-06-03 | 1996-04-27 | Научно-инженерно-технологический центр "Микроэлектроника" Белорусской инженерной технологической академии | Способ фотохимического осаждения тонких пленок и устройство для его осуществления |
US6524918B2 (en) * | 1999-12-29 | 2003-02-25 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for manufacturing a gate structure incorporating therein aluminum oxide as a gate dielectric |
RU2306631C2 (ru) * | 2004-11-30 | 2007-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (НИФХИМ им. Л.Я. Карпова) | Способ импульсно-лазерного получения тонких пленок материалов с высокой диэлектрической проницаемостью |
RU2516366C2 (ru) * | 2012-09-10 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова" (СОГУ) | СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ ПЛЕНКИ АЛЬФА-Al2O3 (0001) НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОДЛОЖКИ |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
П.В. Середин, Д.Л. Голощапов, А.Н. Лукин, А.С. Леньшин, А.Д. Бондарев, И.Н. Арсентьев, Л.С. Вавилова, И.С. Тарасов, Структура и оптические свойства тонких пленок Al 2 O 3 , полученных методом реактивного ионно-плазменного распыления на подложках GaAs (100), Физика и техника полупроводников, том 48, вып. 11, стр. 1564-1569, 2014. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015151596A (ru) | 2017-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI440188B (zh) | Fabrication method of laminated structure with oxide semiconductor thin film layer | |
TWI661011B (zh) | 使用無機物質作為變色層之電漿處理檢測指示劑 | |
Premchand et al. | Fabrication of self-organized TiO2 nanotubes from columnar titanium thin films sputtered on semiconductor surfaces | |
TWI577820B (zh) | Means for improving MOCVD reaction method and improvement method thereof | |
KR101493893B1 (ko) | 펄스 레이저 증착을 이용한 그래핀의 제조방법 | |
TW200823977A (en) | Plasma doping method and plasma doping apparatus | |
US20220336192A1 (en) | Metal component and manufacturing method thereof and process chamber having the metal component | |
JP2001089846A (ja) | 低抵抗ito薄膜及びその製造方法 | |
JP2020050963A (ja) | 窒化ガリウム系膜ならびにその製造方法 | |
JP4240471B2 (ja) | 透明導電膜の成膜方法 | |
RU2634326C2 (ru) | Способ получения нанопрофилированной ультратонкой пленки Al2O3 на поверхности пористого кремния | |
Weissmantel et al. | Ion beam sputtering and its application for the deposition of semiconducting films | |
CN101510664A (zh) | 电抽运硅基MgxZn1-xO薄膜紫外随机激光器及其制备方法 | |
CN111139439B (zh) | 一种在大面积衬底上磁控溅射制备薄膜的方法 | |
CN108538970A (zh) | 一种发光二极管的制备方法 | |
Jung et al. | Fabrication of gold dot and tubular gold arrays using anodic aluminum oxide film as template | |
Borysiewicz et al. | Investigation of porous Zn growth mechanism during Zn reactive sputter deposition | |
Filipescu et al. | Properties of zirconium silicate thin films prepared by laser ablation | |
US20240175136A1 (en) | Manufacturing method for graphene film | |
Takeuchi et al. | High resolution X-ray photoelectron spectroscopy of beta gallium oxide films deposited by ultra high vacuum radio frequency magnetron sputtering | |
RU2762756C1 (ru) | Способ получения на подложке тонких пленок ниобата лития | |
US20180057929A1 (en) | Method of Depositing Aluminum Oxide Film, Method of Forming the Same, and Sputtering Apparatus | |
JP3207505B2 (ja) | 多孔質珪素部材の作製方法 | |
CN109781670B (zh) | 一种上转换荧光增强衬底及其制备方法 | |
CN113025962B (zh) | 一种硅基多孔阳极氧化铝模板及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181202 |