174175. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vegyület vékonyrétegek előállítására
9 174175 10 Két olyan elvi elrendezést mutat be a 6. és 7. ábra, melyek különböznek az 5. ábrán leírttól. Az 1., 2., 3., 4. és 5. ábra szerinti berendezés forgó alaplemez tartóval rendelkezik, ami azt jelenti, hogy a különböző reakciólépések különböző helyeken mennek végbe, míg a 6. és 7. ábra szerinti kiviteli alak esetében rögzített alaplemez van és a különböző reakciólépések egymástól a reagáló gáznak a következő reakciólépést megelőző periodikus elvonásával vannak elkülönítve. Az ALE növesztés során az egyik összetevő gőzével való kölcsönhatás úgy is létrehozható, hogy az elem gázhalmazállapotú vegyületét alkalmazzuk, mely elbomlik a reakciófelületen. Ez a reakciótípus pl. H2S segítségével valósítható meg S2 helyett. A megfelelő felületi reakciók ZnS növesztés esetén H2S(gáz) + Zn(szilárd) - ZnS(szilárd) + H2(gfz) H2S felhasználásával, és S2(gáz) + 2 Zn(szilárd) - 2 ZnS(szilárd), kén felhasználásával. Az ALE elvének megfelelően, a reakciók csak addig lehetségesek, amíg szabad Zn(szilárd) felületi atomok állnak rendelkezésre. Az ALE eljárás végrehajtható az alkotó elemek porlasztásos típusú leválasztásával is. Ebben az esetben egy semleges gáz vagy plazma van jelen a reakció lépései során. Ha az (1) egyenletet olyan felületekre alkalmazzuk, amelyek nincsenek teljesen lefedve azokkal az atomokkal, amelyek a kérdéses gázokká! felületi reakciót hoznak létre, akkor az egyenlet, csak a felület aktív részére kell alkalmazni. K leges felületi fedettséget alkalmazva egy AB vég iét növekedik a folyamat egyik vagy másik lépése során, az (í) egyenletet módosítani lehet ó/ ay .?? A atom reakciólépései számára a (4) Pa =P£- e — ma űab ■ f A B kifejezést adja, és a B atom reakciólcpéseirc 3z (5) PB = PA-e Va <*ba K • ’ba kifejezést adja, ahol PA x és PB x az A és a Ü atomoknak a felületen való relatív fedettségé, jelentik az A és a B reakriőltpések eiön Az egyik alkotóelem részleges íecet sege különösen fontos akkor, amikor a növekedő vegyületréteg elemeinek csekély a gőznyomása, vagy azoknál a vegyüíeteknél, amelyek különböző mennyiségeket tartalmaznak az összetevő elemekből. Az első esetre fontos példa a III-V csoportbeli elemek vegyületeinek növekedése olyan alaplemezen, amelyet nem lehet olyan T0 hőmérsékletre hevíteni, ami a III elemek kifogástalan visszapárologtatását biztosítaná. Ilyen esetekben az V oszlopbeli felületi atomok és a ID oszlopbeli gázatomok közötti felületi reakciót korlátozzuk, hogy a III oszlopbeli atomokkal csak részleges fedettséget biztosítsunk és így nem lesz túlzott számú III oszlopbeli atom a felületen. Ezután az V oszlopbeli gáznak a III oszlopbeli atomokkal rész- 5 legesen fedett felülettel való reakciója kifogástalanul végrehajtható úgy, hogy biztosítsuk a vegyületnek a magképződés nélküli irányított ALE növekedését. 10 Egy másik fontos eset, amelyben részleges felületi reakciót kell végrehajtani, olyan elemek dioxidjainak a növesztése, melyekben stabil vagy viszonylag stabil monoxidjai vannak. Egy szemléletes példa az óndioxidnak ALE eljárással való növesz-15 tése. Avégett, hogy SnO helyett Sn02 vegyületet állítsunk elő, az Sn gőznek az O felülettel való reakcióját úgy korlátozzuk, hogy csupán néhány százalékos fedettséget biztosítsunk, az Sn elemmel. A plazma segítségével végrehajtott 02 kölcsönhatás 20 biztosítja, hogy maximális számú oxigénatom kapcsolódjon az Sn atomokhoz, és így létrehozza a dioxid növekedést. Erős jele az ALE növesztés kialakulásának az ilyen példákban az a megfigyelés, hegy az Sn02 réteg az üveglemezen elektromos vezetési tulajdonságot mutat már 10 Â Sn02 vastaságtól kezdődően a felület síkjában. A vezetőképesség nem mutat alagúthatást, ami annak bízó■ - y ÍÍC rCá>. adja, hogy a réteg folytonos kristály felépítéssel rendelkezik. Az ilyen rétegek fizikailag igen kemények és kémiailag ellenállók, és ez ténylegesen ig?.- - mska ALE technikával készített vegyületfilmre. is nem befolyásolja az sem, hogy az egyes reakció lécesek során a reakciófelület fedettsége részleges vagy teljes volt. Példák i. példa 40 Az 1. és 2. ábrákon látható berendezés segítségével hajtjuk végre az ALE növesztést ZnS vegyüld kialakítása érdekében a következő paraméterek mellett: 45 - f orgási sebesség 2 ford/másodperc, alaplemez anyag: Corning Glass 7059, alaplemez hőmérséklet 320 °C, a Zn atomokkal vrló teljes bombázás a felüiet és a Zn g ó közéül egy kölcsönhatás folyamán kb. í x 101 atom/cm2 és ez kb. 50 10“3 torr tényleges Zr gőznyomásnak és a Zn forrás kb. 290 °C egyensúlyi hőmérsékletének felel meg az S forr A egyensúlyi hőmérséklete 100 cC, amely kb. 10~; .or gőznyomásnak felel meg és az S2 molekulákkal való teljes bombázási értéke kb. 55 5x 10*6 molekula/cm’. A Zn és S atomok kölcsönhatására a következő egyenletek adhatok meg: 60 fiA • tAO = uAtAB = 5 • 101 r atom/cm1 (Zn) Mb * Iba = 5 • 1016 atom/cm1 (S) 5
