Методы получения пленок стекла. Нанесение пленок из жидкой фазы. Нанесение пленок из газовой фазы. Структура и свойства пленок стекла. Дефекты пленок

Методы получения:

Пленки используются как вспомогательный материал в технологии производства полупроводниковых приборов, в качестве ответственных элементов п/п приборов, стеклоэмалевых конденсаторов и резисторов, компонентов микроэлектроники и оптоэлектроники. Особенно получения пленок стекла являются зависимость всех свойств от метода получения и от положения, на которое производится осаждение (аморфные или кристаллические) от характера взаимодействия подложки с пленкой.

В стеклообразующим состоянии пленку легко получить на ориентированных, т.е. на аморфных подложках. Взаимодействие пленки с подложкой может привести к образованию на границе кристаллизующих фаз, что затрудняет получение пленки в стеклообразующим состоянии. Что бы этого избежать создают условие для подавления центра кристаллизации на подложке.

Основной метод получения – осаждение т.е. когда поставка всех компонентов осуществляется из внешней среды.

1) Нанесение пленок из жидкой фазы (эмульсия, суспензия, пленкообразование растворы). Метод позволяет получить пленки разных составов, но не такого высокого качества как из расплавов.

Используя пленки для защиты поверх-и п/п приборов как источники легирующей примеси при диффузии, при производстве стекло – эмалевых проводниковых соединении, конденсаторов и резисторов.

ТП – готовится смесь микро порошков стекла (фритта) 1 мкм требуемого состава из предварительно сваренных легкопл-х стекол. Смесь готовится в воде, спирте или др летучем связующем. Нанесение пленки на поверхность подложки (п.п, керамика, ситалл) осуществляется методами центрифугирования, кульвиризации погружение в суспензию. Далее термообработка, связующее испаряется, а микропарашок сплавляется с образование сплошной пленки.

Пленки Si2 получают из рас-ов на основе Si- органических соединений, которые разлагаются при низких Т. Исходное сырье алкоксикалы SiH4. Si(OC2H5) –тетроэтаксилан. При нормальных условиях эти соединения жидкости, у которых пары разлагаются при 600-900 С.

Из газовой фазы

Используется для получения эпитоксиальных слоев п/п и диэлектриков к ним относятся.

1) Метод простой конденсации:

Пленка наносится из заранее подготовленного источника, который соответствует составу стекла. Для увеличения качества процесс осаждения надо проводить при контролируемом давлении легколетучих компонентов. Например получение пленок SiО2 осуществляется катодным распылением Si в кислородо - содержащей атмосферы (реакция конденсации). Пластина Si катод, она расплавляется ионами плазмы тлеющего разряда. Получаются частицы Si, они окисляются под действием О2 и осаждаются на подогретую подложку в виде оксида.

2) Осаждение пленок из пара-газовых смесей. В зону осаждения вводят пары неорганических соединений компонентов стекла. Они реагируют между собой в газовой фазе и на поверхности подложки, что приводит к образованию пленок задавшегося состава. Процесс представляет собой последовательно параллельные реакции и для увеличения качества необходим выбор оптимальных, термодинамических и кинетических условий охлаждения.

Диффекты пленки:

-диф. Массивных пленок

- диф которые обуславливаются методом и условиями синтеза

Основные диффекты пленок:

- пористость

- вкропление 2-ой фазы

- фрагменты прод-в разложения

- отклонение от стехиометрии

- кристалич. включ.

Основная причина возникновения диффектов это отклонение термодинамических и кинетических условий синтеза от оптимальных. Для уменьшения кол-ва дифектов требуется оптимизация условий синтеза и специальная обработка после синтеза это отжиг и лазерная обработка.

53. Ситаллы. Катализаторы кристаллизации. Требования к катализаторам. Механизмы действия катализаторов. Фотоситаллы. Термоситаллы.

Ситаллы – стекло крист. Материал который получается путем частичной или полной стимулировки кристаллизации стекол специального состава.

Занимают промежуточное место между стеклом и керамикой.

От стекла отличается тем, что имеет кристаллическое строение от кремния тем что имеет более тонкую однородную и микрокристаллическую структуру.

Сво-во ситаллов:

- высокая механическая про-ть

-высокая твердость

- высокая про-ть

-высокая размягчение температур

- термостойкость высокая

-высокая электроизоляционные сов-ва, износостойкость

Из обычных стекол получают сиьаллы трудно т.к. при низких Т стекло имеет большую вязкость, что затрудняет рост зародышей кристалла, а при высоких Т – может вызвать деформацию изделий, поэтому в стекло вводят специальное вещество стимуляторы и проводят ТО изделий по специальному режиму.

Требования к катализаторам:

1) Должен неограниченно расплавляться в стекле при высоких Т, и ограничено при низких Т

2) Должны иметь энергию активации обратных центров

3) Атомы катализаторов должны иметь высокую скорость диффузии

4) Граница зародыш-стекло должно иметь низкую пов-ю энергию что бы обеспечить смачивание крист. Стеклом

5) Параметры решетки кристалич. катализаторов должны быть похожи на параметры кристаллической фазы

Механизмы действия катализаторов:

1. Катализатор раствор в расплаве при охлаждении выделяется в виде атомной группир. Которая создает центры для кристаллизации маточного раплава

2. При введении оксидных катализаторов перед кристаллизацией происходит расслоение в жидкой фазе (состояние ситаллов выбирают по диаграмме состояния в области имеющейся ликвации)

3. Крист. стекла в присутствии соединений которое содержит катионы светочувствительн. металлам Ag¹⁺ Au¹⁺ Cu²⁺ сводится к восстановлению их в стекле до нейтральных атомов с последующей коогуляцией частиц металла до субликраснолич. Коллоидных размеров это частицы центра кристаллизации

Для увеличения скорости процесса вводят сенсибилизаторы которые действуют при низких Т SnO2, SbO3

Интенсивный процесс восстановления катионов осуществялется путем облучения короткого волнового излучения эл. магнитного спектра (появляется фотоэлементы которые создают метостабильное составное устройство при обычных Т)

Что бы вызвать кристаллич. Изделие после облучения подвергается термообработке катионы восст. группируются и образуют зародыш.

Ускорители кристаллизации или отдельные эллемены Cu. Ag. Si или соединения TiO2, P2O5, Cr2O3

Для эффективности используются комбинированные испарители:

Классификация ситаллов:

1) Фотоситаллы

2) Термоситаллы

Фотоситаллы – получаются путем облучения

Термоситаллы - без облучения

54. Технологические стадии получения ситаллов.

Получение ситаллов осуществляется 2 путями:

1) Технологическая схема про-ва изделия из стекла

Подготовка шихты – варка стекла – формование – отжиг изделия

Ее дополняют последовательным технологическим этапом кристаллизации изделия может быть либо после отжига, либо вместо.

2) Керамическое – используется при про-ве детали сложной конфигурации

Получение шихты – варка стекла- гранулирование – измельчение стекла – формование стекла – спекание и кристаллизация

Спекание ситаллов можно получить

- спеканием порошкового стекла (10мкм) с добавлением порашка катализатора

- спекание порошкового стекла в которое катализатор введен ее стадии варки

Поиск по сайту: