Способ получения тонких пленок с импедансом индуктивного типа

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК С ИМПЕДАНСОМ ИНДУКТИВНОГО ТИПА(71) Заявители Научно-исследовательское учреждение Национальный научноучебный центр физики частиц и высоких энергий Белорусского государственного университета Белорусский государственный университет(72) Авторы Федотов Александр КирилловичЖуковский Павел ВикторовичФедотова Юлия АлександровнаКолтунович ТомашМаксименко Алексей АлексеевичЛарькин Андрей Викторович(73) Патентообладатели Научно-исследовательское учреждение Национальный научно-учебный центр физики частиц и высоких энергий Белорусского государственного университета Белорусский государственный университет(57) Способ получения тонкой пленки с импедансом индуктивного типа, заключающийся в испарении мишени из металла и диэлектрика с последующим осаждением на подложку,отличающийся тем, что мишень, выполненную из чередующихся пластин сплаваи диэлектрика 23, распыляют методом ионно-лучевого распыления в смешанной атмосфере кислорода и аргона при давлении кислорода 4,4110-2 Па и аргона 5,1910-2 Па с последующим отжигом при температуре 5753 С в течение 15 мин. Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении миниатюрных индуктивных элементов цепи, используемых при создании гибридных интегральных микросхем. Проектирование и производство подобных устройств имеет важное значение для разработки миниатюрных гибридных интегральных микросхем и наноприборов, ограниченная миниатюрными размерами геометрия которых исключает применение индуктивных элементов на основе катушек индуктивности, например, таких как 1. Известен способ получения пленок с импедансом индуктивного типа, заключающийся во внедрении кристаллов, например , размера 4-5 нм в электропроводящую, например-фенилен-виниленовую, матрицу методом центробежного литья в резиновые пресс-формы. Недостатком данного способа является то, что получаемые пленки имеют импеданс индуктивного типа лишь при частотах до 1 МГц, а также наличие минимального напряжения, при котором данная нанокомпозиция обладает индуктивным импедансом 2. 17897 1 2014.02.28 Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ получения тонких пленок с импедансом индуктивного типа 3, заключающийся в температурном воздействии на две мишени в сверхвысоком вакууме. Сначала воздействуют на первую мишень из диэлектрика, например(1) (1700 С), ее испаряют и осаждают на сапфировую подложку, время воздействия определяется толщиной осаждаемой пленки. После охлаждения диэлектрической пленки в свервысоком вакууме воздействуют температурой на вторую мишень из металла, например(23,5 С), ее испаряют, осаждают на полученную диэлектрическую пленку и охлаждают до температуры 196 С. Галий осаждается на поверхности диэлектрической пленки в виде глобул из-за большого различия в коэффициенте смачивания металла и диэлектрика. Указанный процесс повторяют многократно (8-10 раз). В конце цикла производства пленки на ее поверхность осаждают слой(1) для стабилизации верхнего слоя наночастиц . Недостатком известного способа является многостадийность, например 8-10 повторов каждого цикла, и то, что получаемые пленки обладают импедансом индуктивного типа в узком диапазоне частот (100-700 кГц). Задачей данного изобретения является упрощение технологии синтеза пленок и увеличение диапазона рабочих частот, при котором пленки обладают импедансом индуктивного типа. Поставленная задача решается тем, что мишень из металла и диэлектрика испаряют и осаждают на подложку. Новым, по мнению авторов, является то, что мишень, выполненную из чередующихся пластин металлаи диэлектрика 23, распыляют методом ионно-лучевого распыления в смешанной атмосфере кислорода и аргона при давлении кислорода 4,4110-2 Па и аргона 5,1910-2 Па, с последующим отжигом при температуре 5753 С в течение 15 мин. Сущность способа состоит в том, что он является одностадийным благодаря распылению композиционной мишени методом ионно-лучевого распыления в кислород-содержащей атмосфере. Соотношение площадей мишени, занятых металлом и диэлектриком,подбирается таким образом, чтобы часть осажденных на подложку наночастиц находилась в электрическом контакте друг с другом (на фиг. 1 представлена модель структуры пленки). Синтез пленок в кислородсодержащей атмосфере и последующий их отжиг способствует значительному увеличению индуктивности получаемых пленок. Пример выполнения способа. Для получения пленок использовались составные мишени. Приготовление навесок сплавов осуществлялось из карбонильного особо чистого железа (99,9 ), особо чистого кобальта (99,98 ) и циркония (99,8 ) с весовым содержанием компонентов в соответствии с составом сплава 454510 путем их плавки в вакууме с использованием индукционной печи. Составная мишень представляла собой сплавную мишень заданного состава с закрепленными на ее поверхности несколькими пластинами из алюмооксида толщиной 2 мм и шириной 9 мм. Распыление и осаждение проводилось в смешанной атмосфере кислорода и аргона,при этом давление кислорода 4,4110-2 Па и аргона 5,1910-2 Па. Предварительно рабочая камера откачивалась примерно в течение одного часа до давления не больше 110-5 Па. В процессе эксплуатации установки экспериментально были определены оптимальные режимы работы ток плазмы - 170 мА при напряжении 3500 В. При данных режимах скорость осаждения сплава на вращающуюся подложку составляла не менее 0,25 мкм/час. Во время распыления происходила непрерывная смена аргона и кислорода в камере за счет его напуска через дозирующий вентиль в ионный источник и откачки диффузионным насосом типа 2500/350 производительностью 1800 л/с. Перед напылением производилось предварительное распыление мишени в течение 30 мин с целью снятия верхнего слоя мишени. После окончания предварительного распыления в течение 20-30 мин производи 2 17897 1 2014.02.28 лась ионная очистка подложки при вращении подложкодержателя. Скорость травления поверхности составляла 0,1 мкм/ч. Очистка подложки необходима для улучшения адгезии осаждаемого слоя к подложке. Затем производилось распыление в рабочем режиме получения пленки толщиной 4 мкм в течение нескольких часов. Толщина напыляемого слоя определялась временем напыления. В качестве подложек были использованы ситалловые пластины размером 6048 мм 2. Затем полученные пленки подвергались отжигу при температуре 5753 С в течение 15 мин. На фиг. 2 изображен график зависимости сдвига фаз напряжения и тока от частоты прикладываемого напряжения. Из фиг. 2 следует, что рабочий диапазон частот, при котором разность фаз напряжения и тока равна 90 и соответствует импедансу индуктивного типа, лежит в интервале частот 60 кГц - 10 МГц. Это подтверждает то, что полученная этим способом пленка обеспечивает увеличение рабочего диапазона частот, при котором наблюдается импеданс индуктивного типа. Преимуществом заявляемого изобретения является существенное упрощение метода получения пленок, так как пленка изготавливается в одну стадию, и значительное увеличение рабочего диапазона частот (минимум в 140 раз), при котором наблюдается импеданс индуктивного типа. Следует отметить, что для получаемой указанным способом пленки отсутствует напряжение смещения, при котором начинает наблюдаться импеданс индуктивного типа, и она обладает чистым импедансом индуктивного типа, в то время как большинство подобных структур помимо индуктивной составляющей имеют еще и емкостную, что существенно упрощает ее применение при создании планарных интегральных микросхем. Источники информации 1.2362 228, МПК 01 27/00,01 5/00. 2..,.,.,.- //. - 2004. - . 85. - .16. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3