166797. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékonyrétegű kondenzátor előállítására
3 nitrogénnel történő doppolása úgy hajtható végre, hogy a ^-tantál kristályszerkezete nem alakul át térközpontos, köbös szerkezetté és nem képződik egyéb, adott kristályszerkezetű nitrogénvegyület mint tömör, hexagonális szerkezetű Ta2 N vagy nát- 5 riumklorid kristályszerkezetű TaN. Ugyancsak meglepő módon azt is találtuk, hogy a /3-tantál nitrogénnel történő doppolása növeli és nem csökkenti ellenállását. A találmány tárgya eljárás vékonyrétegű nitro- 10 génnel doppolt /J-tantál réteget is tartalmazó kondenzátorok előállítására, melynek során valamely szubsztrátumra filmképző fémből vékony elektródaréteget választunk le, majd az elektróda felületén filmképző fém oxidjából dielektrikumréteget alaki- 15 tunk ki, és végül a dielektromos oxidrétegre vezető ellenelektródát választunk le, és az jellemzi, hogy a dielektrikumréteg előállítására 0,1—10 atomszá^ zalék nitrogént tartalmazó /?-tantál réteget választunk le, majd ezen réteget legalább részben anódo- 20 san oxidáljuk. Az eljárás előnyös kiviteli módja abban áll, hogy alkalmas, elektromosan nem vezető hordozóra nitrogénnel doppolt ^-tantált tartalmazó vékonyréteges elektródát választunk le. Az elektróda kiválasz- 25 tott felületét dielektromos réteg kialakítása céljából oxidáljuk. A dielektromos rétegre azután egy ellenelektródát választunk le és ily módon javított kapacitású és kisebb kóboráramú (szivárgási áramú) kondenzátort képezünk. 30 A találmányt a mellékelt rajzok szemléltetik, melyeket az alábbi, részletes leírás magyaráz: Az 1. ábra legalább 1,00 angstrom vastagságú, porlasztással előállított tantálrétegek mikro-ohmcmben kifejezett elektromos ellenállás-változását mu- 35 tatja a nitrogéntartalom függvényében (25 °C-on). A 2. ábra a találmány szerint előállított vékonyréteges kondenzátor felülnézeti rajza. A 3. ábra a 2. ábra szerinti kondenzátor 4—4 sík mentén készült metszeti rajza. 40 A találmányt a kondenzátorgyártás céljára szolgáló katódporlasztással készített, nitrogénnel doppolt ^-tantál rétegekkel kapcsolatban írjuk le, megjegyezzük azonban, hogy ez a leírás csak példa és semmiféle korlátozást nem jelent. A nitrogénnel 45 doppolt /?-tantál anyag bármilyen szokásos gőzfázisú technikával, így párologtatással, kémiai gőzleválasztással vagy katódporlasztással leválasztható. Utóbbi esetben a nitrogénnel doppolt tantál bármilyen szokásos katódporlasztó berendezéssel, 50 például a konvencionális üvegburás berendezéssel vagy váltakozó áramú (nagyfrekvenciás vagy egyéb), elektromos elő feszítéssel vagy anélkül működő berendezéssel porlasztható. A találmány szerinti eljárás és a segítségével nyert, nitrogénnel 55 doppolt ^-tantál minden olyan területen használható, mint a nem doppolt tantál, így például az ellenállásgyártásban is. Nitrogénnel doppolt tantálon a tantált és nitrogénatomok ^-tantál kristályszerkezetet képező kom- 60 binációját értjük, melyben maguk a nitrogénatomok rácspontok közötti helyzetet foglalnak el. A /?-tantál kristályszerkezetét és tulajdonságait az előbbiekben már említett 3,382.053 és 3,295.915 ljsz. amerikai szabadalmak írják le és tárgyalják. 65 4 A nitrogénnel doppolt /S-tantál kristályszerkezetű porlasztott rétegben a nitrogén egy esetleges szenynyezés mértékét meghaladó minimális koncentrációtól olyan maximális koncentrációig terjedő menynyiségben van jelen, amely a porlasztott réteg ellenállását a lényegében nitrogénmentes és azonos porlasztási paraméterek betartása mellett nyerhető nem doppolt /3-tantál ellenállása fölé emeli. A kapott porlasztott réteg nitrogéntartalma általában nyomnyi mennyiségtől, például 0,1 atom%-tól kb. 10 atom%-ig terjedhet. Ebben az esetben térközpontos, köbös kristályszerkezetű anyagot nem tartalmazó nitrogénnel doppolt /?-tantál filmet kapunk. Más szóval, ha gőzölési leválasztási technikát, például reaktív porlasztást alkalmazunk, akkor a bevonandó felületre becsapódó tantál és nitrogónatomok mennyiségi aránya kb. 90 : 1 és 99,9 : 1 között változik. Ki óhajtjuk hangsúlyozni azonban, hogy ezt a nitrogénkoncentrációt csak mint példát említjük, mely a találmányra nem korlátozó jellegű és hogy a porlasztott réteg ennél nagyobb koncentrációban is tartalmazhat nitrogént mindamellett, hogy a réteg /3-tantál szerkezetű és tulajdonságai a nitrogén doppolás következtében javítottak. A nyert nitrogénnel doppolt /S-tantál réteg szerkezeti tulajdonságai hasonlónak tűnnek, mint a hivatkozott 3,382.053 és 3,275.915 ljsz. amerikai szabadalmi leírások szerinti rétegek tulajdonságai. Röntgensugár-diffrakciós mérések arra mutatnak, hogy a nitrogén bevitele (doppolás) csupán kis hatást gyakorol a leválasztott réteg kristályszerkezetére. Megjegyezzük és hangsúlyozzuk, hogy bár a nitrogénnel doppolt /3-tantál leválasztására [egy a ... ... számú magyar szabadalmi leírásból ismert változó áramú porlasztóberendezésre és módszerre, valamint] egy a 3,521.765 ljsz. USA szabadalmi leírásbeli egyenáramú porlasztóberendezésre és módszerre utaltunk, a nitrogénnel doppolt ^-tantál bármilyen ismert váltakozó vagy egyenáramú berendezéssel és módszerrel, valamint bármely, konvencionális gázfázis-leválasztási technikával, így gőzöltetéssel és gázfázisban végzett kémiai leválasztási technikával is előállítható. A 2. és 3. ábrák egy tipikus vékonyrétegű 61 kondenzátort ábrázolnak. A 61 kondenzátor szigetelő, például üveg vagy kerámia szubsztrátumra leválasztott — előnyösen nitrogénnel doppolt ß-t&ntal vékonyréteget tartalmazó — 62 bázis elektródából áll. A 62 elektróda felületének egy megválasztott részét oxidált /3-tantálból — előnyösen oxidált, nitrogénnel doppolt ^-tantálból — álló szigetelőréteg fedi. A 64 szigetelőrétegen egy 66 ellenelektróda — például egy nikróm (80 súly% nikkel és-20 súly% króm összetételű nikkelötvözet) tapadóréteggel ellátott arany ellenelektróda fekszik. A 64 szigetelőréteg elválasztja a 62 és 66 elektródákat és azokkal együtt képezi a 61 vékonyréteges kondenzátort. A nitrogénnel doppolt /3-tantál oxidációs termékéből álló szigetelőréteget magában foglaló 61 kondenzátor gyártása során először a 63 szubsztrátumra a fent leírt módon és berendezéssel egy nitrogénnel doppolt /3-tantál réteget választunk le. A 63 szubsztrátumra leválasztott nitrogénnel doppolt tantál-2
