Свч-плазменное осаждение диэлектрических пленок на металлические поверхности

 

СВЧ-плазменное осаждение диэлектрических пленок на металлические поверхности с малым радиусом кривизны относится к области осаждения диэлектрических пленок на металлические поверхности и может быть использовано для изоляции проводников различных датчиков, работающих в агрессивных и химически активных средах, для пассивации различных металлических поверхностей, а также при изготовлении волоконно-оптических заготовок с различными показателями преломления по их сечению и протяженных изделий с малым радиусом кривизны. Способ СВЧ-плазменного осаждения диэлектрических пленок SiN₄ или SiO₂ на металлические поверхности включают синтез их в скрещенных потоках плазмообразующего и кремнийсодержащего газов вблизи (или на) нагретой ИК-излучением до 80 - 200^oC обрабатываемой поверхности, причем поток ИК-излучения направлен навстречу плазменному потоку. Для получения равномерных покрытий на протяженных изделиях с малым радиусом кривизны изделия располагают перпендикулярно плазменному потоку и вращают вокруг своей продольной оси. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области осаждения диэлектрических пленок на металлические поверхности и может быть использовано для изоляции проводников различных датчиков, работающих в агрессивных и химически активных средах, для пассивации различных металлических поверхностей, а также при изготовлении волоконно-оптических заготовок с различными показателями преломления по их сечению и протяженных изделий с малым радиусом кривизны.

Известен способ СВЧ-плазменного осаждения диэлектрической пленки нитрида кремния в скрещенных газовых потоках плазмы и кремнийсодержащего газа (SiH₄ и N₂) на поверхность полупроводникового материала (Dzioba.S., MeikIe.S., Streater R.W., J. Electrochem. Soc. (USA), oct. 1987, vol. 134, N 10, 603-2599). Нагрев подложки проводят с помощью контактного резистивного метода до 250-400^oC.

Однако этот способ не позволяет получать покрытия с малым радиусом кривизны, так как невозможно равномерно прогреть обрабатываемую поверхность.

Известен принятый за прототип способ СВЧ-плазменного осаждения диэлектрических пленок на металлические поверхности, включающий синтез их в скрещенных потоках плазмообразующего и кремний содержащего газов (SiH₄-NH₃ + N₂) вблизи (или на) нагретой с помощью резистивного метода до 20 - 250^oC обрабатываемой поверхности (Tessier.y., Klemberg-Sapieha J.E., Poulin-Dandurand. S. , Wetheimer M. R., Gujrathi.S. Third Can. Semic. tecnol. conf., Ottawa, Ont., Can., 20-22 aug. 1986.) Однако этот способ также не позволяет осаждать равномерные по толщине пленки на поверхности с малым радиусом кривизны.

Предлагаемое изобретение решает задачу нанесения однородных по толщине диэлектрических покрытий Si₃N₄ или SiO₂ на металлические поверхности с малым радиусом кривизны (иглы 0,1 мкм, границы граней и т.д).

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе СВЧ-плазменного осаждения диэлектрических пленок на металлические поверхности, включающем синтез их в скрещенных потоках плазмообразующего и кремнийсодержащего газов вблизи (или на) нагретой обрабатываемой поверхности, новым является то, что нагрев осуществляют ИК-излучением при 80-200^oC направленным навстречу плазменному потоку.

Для получения равномерных покрытий на протяженных изделиях с малым радиусом кривизны изделия располагают перпендикулярно плазменному потоку и вращают вокруг своей продольной оси.

Предлагаемое осаждение низкотемпературное (80-200^oC) и обеспечивает достаточно высокую скорость осаждения (0,15 мкм/мин) слоев с их высокими качественными показателями - плотными, без пор и трещин. Нанесение достаточно толстых (3 мкм) покрытий на "развитые" поверхности и их длительная сохранность во времени говорит о том, что внутренние напряжения не значительны или вообще отсутствуют ввиду их релаксации в указанных температурных режимах во время осаждения.

Пример 1. Проводился процесс осаждения нитрида кремния (SiN₄) на металлические поверхности с малым радиусом кривизны (r ≈ 0,1 мкм, иглы). В качестве плазмообразующего газа использовался азот (N₂). В качестве кремнийсодержащего газа использовался 5% раствор моносилана (SiH₄) в аргоне (Ar). Кремнийсодержащий газ подавался непосредственно на объект осаждения. Игла подогревалась ИК-излучением до 80^oC, причем поток ИК-излучения был направлен навстречу плазменному потоку. Игла располагалась неподвижно параллельно плазменному потоку. Время осаждения составляло 20 мин. Величина подведенной к плазме СВЧ-мощности составляла 600 Вт. Рабочее давление в камере составляло 2·10³ Topp. Пленка в виде сферы располагалась на острие, была плотной, без пор.

Пример 2. Проводился процесс осаждения нитрида кремния (SiN₄) на металлические поверхности с малым радиусом кривизны (г ≈ 0,1 мкм, иглы). В качестве плазмообразующего газа использовался азот (N₂). В качестве кремнийсодержащего газа использовался 5% раствор моносилана (SiH₄) в аргоне (Ar). Кремнийсодержащий газ подавался непосредственно на объект осаждения. Игла подогревалась ИК-излучением до 200^oC, причем поток ИК-излучения был направлен навстречу плазменному потоку. Игла располагалась перпендикулярно плазменному потоку и вращалась вокруг собственной оси. Время осаждения составляло 20 мин. Величина подведенной к плазме СВЧ-мощности составляла 600 Вт. Рабочее давление в камере составляло 2·10^-3 Торр. Толщина образовавшейся пленки Si₃N₄ составляла 3,0 мкм. Пленка равномерно покрывала поверхность металла, в том числе и острие, была плотной, без пор.

Пример 3. Проводился процесс осаждения двуокиси кремния (SiO₂) на металлические поверхности с малым радиусом кривизны (г ≈ 0,1 мкм, иглы). В качестве плазмообразующего газа использовался кислород (O₂). В качестве кремнийсодержащего газа использовался 5% раствор моносилана (SiH₄) в аргоне (Ar). Кремнийсодержащий газ подавался непосредственно на объект осаждения. Игла подогревалась ИК-излучением до 195^oC, причем поток ИК-излучения был направлен навстречу плазменному потоку. Игла располагалась перпендикулярно плазменному потоку и вращалась вокруг собственной оси. Время осаждения составляло 30 мин. Величина подведенной к плазме СВЧ-мощности составляла 800 Вт. Рабочее давление в камере составляло 5·10^-3 Торр. Толщина образовавшейся пленки SiO₂ составляла 0,8 мкм. Пленка равномерно покрывала поверхность металла, в том числе и острие, была плотной, без пор.

Формула изобретения

1. Способ СВЧ-плазменного осаждения диэлектрических пленок на металлические поверхности, включающий синтез в скрещенных потоках плазмообразующего и кремнийсодержащего газов вблизи или на нагретой обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что нагрев осуществляют ИК-излучением при 80 - 200^oC, направленным навстречу плазменному потоку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения равномерных покрытий на протяженных изделиях с малым радиусом кривизны изделия располагают перпендикулярно плазменному потоку и вращают вокруг своей продольной оси.