Способ получения пористого диоксида кремния

Способ получения пористого диоксида кремния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве твердотельных газовых датчиков паров углеводородов.

Известен способ (см. [1]), заключающийся в гидролизе тетраэтоксисилана в среде этанола в присутствии 0,01-0,1 М водного раствора гексафторсиликата аммония с последующей сушкой MB излучением мощностью 300-1000 Вт. Изобретение позволяет получать пористый диоксид кремния с разной удельной площадью поверхности 400-1000 м²/г за 15-60 мин. Полученный порошок обладает достаточной прочностью к истиранию, допускающей его использование в 5-10 аналитических циклах. Пористый диоксид кремния широко используется в аналитической практике для концентрирования, разделения и определения различных неорганических и органических веществ.

Недостатком данного способа является то, что он неприменим для получения тонких модифицированных слоев, используемых в полупроводниковых устройствах.

Так же известен способ получения модифицированных слоев диоксида кремния в изотермических условиях в присутствии паров органических соединений, содержащих аминогруппы (ближайший аналог, см. [2]). Слои могут быть сформированы и модифицированы одновременно при температуре 120-200°С, общем давлении 0,5-1 мм рт.ст. и газовой смеси, содержащей моносилан и кислород в соотношении концентраций от 1 до 0,4, при парциальном давлении моносилана 0,3-0,7 мм рт.ст. Другой вариант получения модифицированных слоев диоксида кремния заключается в том, что слои формируют из газовой фазы, содержащей моносилан и кислород в соотношении концентраций от 0,6 до 0,4, при парциальном давлении моносилана 0,5-0,7 мм рт.ст. при температуре 70-120°С и общем давлении 0,8-1 мм рт.ст., а модификацию проводят путем отжига при температуре 150-200°С в присутствии паров органических соединений.

Недостатком данного способа является невозможность его использования в датчиках газообразных углеводородов.

Цель предлагаемого изобретения состоит в получении пористых слоев диоксида кремния (SiO₂) с различной концентрацией пор.

Поставленная цель достигается путем магнетронного распыления комбинированной мишени Si+C с соотношением площадей, занимаемых на мишени кремния графитом от 80/20 до 20/80 в смеси газов Аr+O₂. Формирование пор объясняется протеканием химических реакций углерода с кислородом на подложке на стадии формирования диэлектрической пленки:

С+О₂=СО₂↑

2С+О₂=2СО↑.

Вследствие протекания указанных реакций газовая компонента покидает пленку SiO₂, разрыхляя ее и формируя в ней сквозные поры и поры с газовыми включениями. При этом количество и размер газосодержащих пор определяется значением S_c.

Существо изобретения поясняется чертежами. На Фиг.1 изображена схема магнетрона с комбинированной мишенью Si+C. Распылительная система состоит из магнетрона 2 с кремниевой мишенью, в область распыления 3 мишени помещены графитовые диски 1.

Пример конкретной реализации способа

В вакуумную камеру помещается кремневая подложка, на которую наносится тонкая пористая нанопленка диоксида кремния методом магнетронного распыления комбинированной мишени (Фиг.1) в атмосфере аргона и кислорода, при давлении в вакуумной камере (6÷4)×10^-3 мм рт.ст. Скорость напыления составляет 15 нм/мин, расстояние от мишени до подложки 35 мм. Толщина пленки - 70 нм, процентное содержание углерода в первом случае Sc=30%, во втором Sc=70%. Для определения поверхностного рельефа и количественных параметров легированного диэлектрика использовался метод атомно-силовой микроскопии и электронный растровый микроскоп. Концентрация пор при Sc=30% составила 1250000 шт/см² (Фиг.2), при Sc=70% составила 2500000 шт/см² (Фиг.3).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Моросанова Е.И., Великородный А.А., Кузьмин Н.М., Золотов Ю.А. Способ получения пористого диоксида кремния. Патент РФ №2139244, кл. МПК С01В 33/12.

2. Репинский С.М., Васильева Л.Л., Ненашева Л.А., Дульцев Ф.Н. Способ получения модифицированных слоев диоксида кремния (варианты). Патент РФ №2077751, кл. МПК 6 H01L 21/316.

Способ получения пористой пленки диоксида кремния нанометровой толщины, отличающийся тем, что для ее формирования используется магнетронное распыление комбинированной мишени Si+C с соотношением площадей, занимаемых на мишени кремния графитом от 80/20 до 20/80 в смеси газов Ar+O₂ в соотношении 1/10 при давлении в вакуумной камере (6÷4)·10^-3 мм рт.ст.