171905. lajstromszámú szabadalom • Implantációs gőzölés jól tapadó rétegek és bevonatok előállítására

171905 két eljárás előnyeit és a velük előállított felületek tapadásához képest lényegesen jobb felület állítható elő. Az alkalmazott eljárásnak előnyei mellett azonban lényeges hátrányai is vannak. Elsősorban a viszonylag nagy vákuumtér nyomás miatt a kialakuló rétegekbe tekintélyes számú gázatom épül be, így a kialakult réteg szerkezet laza struktúrájú lesz. További hátrányt jelent az is, hogy az alkalmazott negatív feszültség egy határon túl nem növelhető, mert a szubsztrátumra beérkező ionok energiája olyan nagy lesz, hogy a kialakult réteget visszaporlasztja és a réteg a szubsztrátum felületén nem kondenzálódik. További hátrány származik abból, hogy az 1. ábrán vázolt rendszer csak ellenállás fűtésű gőzölő forrással valósítható meg, elektronsugaras forrás elővákuumban nem üzemeltethető, ezért ezen eljáráshoz két egymástól zsilippel elválasztott vákuumrendszert kell alkalmazni, ahol az elektronforrás nagy vákkumban, a gőzölő forrás pedig elővákuumban működik. Ez az ismert eljárásokat rendkívül bonyolítja. A találmánnyal ezeket a hátrányokat küszöböljük ki és a javasolt eljárásunkkal a kohéziós tulajdonságokat megközelítő gőzölt és egyidejűleg implantált réteget hozunk létre. A feladat egyik lehetséges megoldása, hogy az önmagában ismert ionimplantációt és az elektronsugaras gőzölést egyesítjük oly módon, hogy a szubsztrátumban az elektronsugaras gőzölés során spontán keletkező ionokat használjuk fel az implantációs mechanizmus létrehozására és a gőzölés során kialakuló rétegben. Az általunk javasolt eljárás szerint az önmagában ismert ion-implantációt és elektronsugaras gőzölést egyidejűleg alkalmazzuk oly módon, hogy a közös elektronsugaras gőz- és ionforrást nagy vákuumtérben helyezzük el, min. p=10"4

Torr, és az elektronsugaras gőzforrás, valamint a tárgy vagy szubsztrátum közé 20 KV-nál nagyobb gyorsító feszültséget kapcsolunk. A találmány szerinti eljárásban lényegében kettős folyamat játszódik le: A gőzölési folyamatnál fellépő normál rétegépülési mechanizmust egy állandó ionbombázással zavarjuk meg, melynek eredményeképpen a nagy sebességű ionok a bevonandó tárgy felülete alá hatolnak be, tehát lényegében ion-implantációs folyamat is lejátszódik. A frissen kialakuló rétegen keresztül folyamatosan hatolnak át az ionok és a réteget a hordozóhoz kötik az ionimplantációs mechanizmus segítségével, és a kialakuló réteg tömörségét is javítják. Ezzel egyidejűleg az intenzív ionbombázás a szubsztrátumot felmelegíti és ezzel az ionimplantációs mechanizmust diffúzióval fokozza. Az intenzív ionbombázás a felületet ugyanolyan módon tisztítja és deszorbeálja, mint az ion-plating. A találmány szerinti eljárásból keletkező folyamatok követhetők a 2. ábrán bemutatott diagram-5 ból, ahol a függőleges tengelyen a koncentrációt, a vízszintes tengelyen a behatolási mélységet tüntettük fel. Az a) görbe a diffúziós mélységi eloszlást, a b) görbe pedig az implantációs eloszlást ábrázolja. 10 Az ábrából tehát látható, hogy az implantációs behatolás lényegesen nagyobb mélységi koncentrációt eredményez mint a diffúzió. A javasolt eljárás éppen ezt a jelenséget használja ki. 15 Az eljárás oly módon is alkalmazható, hogy a vákuumtérben az ionokat és a gőzatomokat egyidejűleg külön forrás hozza létre. Ebben az esetben az alkalmazott ionok megegyeznek anyagban az atomokkal, pl. ha a gőzölő forrás réz, akkor az 20 ionforrás réz ionokat állít elő. A fentiekből egyértelműen kitűnik, hogy mind a gőzölő forrás, mind az ionforrás különböző lehet, pl. az ionforrás termikus, gázkisüléses vagy elektronsugaras rendszerű berendezés lehet. 25 A kidolgozott eljárás lényegét tehát nem változtatja az a tény, hogy a gőzölő- és ionforrások térben szeparáltak, mert a bevonandó tárgyat egyidejűleg érik a gőzatomok, ill. a nagysebességű ionok, ezzel tehát a kondenzálódó réteg folya-30 matos ion-implantációnak van kitéve. A javasolt eljárás előnyei az ismert megoldásokhoz viszonyítva elsősorban abban nyilvánulnak meg, hogy olyan réteg tapadásokat eredményez, melyeket más vákuumtechnikai módszerekkel nem 35 lehet biztosítani. A réteg tapadási tulajdonságai majdnem egyenértékűek a galván bevonatokkal vagy a kerámiába beégetett vezetőrétegek tulajdonságaival. Másik fontos előny fakad abból, hogy nincs 40 szükség elővákuumra, így a rétegbe beépülő gázmolekulák száma nagyságrendekkel kisebb, mint az ismert eljárásoknál. További előnye még az is, hogy a nagy vákuum alkalmazása miatt nem igényel bonyolult zsilipéit 45 vákuumrendszereket. Szabadalmi igénypont: Eljárás jól tapadó rétegek, bevonatok, például 50 különböző félvezető rétegek előállítására, azzal jellemezve, hogy vagy az önmagában ismert ionimplanáticót és gőzölést egyidejűleg alkalmazzuk oly módon, hogy a közös elektronsugaras gőz- és ionforrást vagy vákuumtérben min. p=10"4

Torr, he-55 lyezzük el és a gőzforrás, valamint a tárgy és a szubsztrátum közé 20kV-nál nagyobb gyorsító feszültséget kapcsolunk, vagy pedig szeparált, tetszőleges ion- és gőzforrást alkalmazunk és a gyorsító feszültséget az ionforrás és a szubsztrátum közé 60 kapcsoljuk. 1 rajz, 2 ábra A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 784623 - Zrínyi Nyomda 2