CS252327B1

CS252327B1 - Skelni krystalická bezalkalická hmota s vysokým obsahem arsenu

Info

Publication number: CS252327B1
Application number: CS862157A
Authority: CS
Inventors: Petr Exnar
Original assignee: Petr Exnar
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS215786A1

Abstract

Řešení ee týká skelně krystalická bezalkalická hmoty s vysokým obsahem arsenu, vhodné při výrobě polovodičů pro mikroelektroniku, a to jako dopantový zdroj arsenu. Skelně krystalická hmota má schopnost uvolňovat arsen při teplotách 600 až 1 200 °C. Skelně krystalická bezalkalická hmota obsahuje v hmotnostní koncentraci 10 až 35 X oxidu arseničného As2°5’ 15 až 50 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hořečnatý MgO, vápenatý CaO, strontnatý SrO a barnatý BaO, dále 10 až 35 X oxidu křemičitého SiOg a 5 až 25 X nejméně jednoho oxidu ze skupiny, zahrnující oxid hlinitý A120j, lentanitý LagO^a ceričitý CeOg. Je výhodné, když skelně krystalická hmota dále obsahuje v hmotnostní koncentraci 0,2 až 15 X oxidu titaničitého TiOg a/nebo zirkoničitého ZrOg.

Description

Vynález ee týká skelná krystalická bezelkelleká hmoty s vysokým obsahem ersenu As, určená zejména pro dopantový zdroj arsenu As.

Při výrobě polovodičů pro mikroelektroniku, např. na bázi monokrystalu kovového křemíku Si, se používá dopantů, která umožňují polovodlvost křemíkových součástek. Dopování se provádí různými metodami, např. iontovou implantací, která je vysoce spolehlivá, ale velmi nákladná.

Všeobecně levnější a dostupnější je metoda pomocí plenárních dopentových zdrojů.

Jsou známy různá typy těchto zdrojů, určených k uvolňování určitá látky, např. boru B, kde dopentový zdroj je na bázi eklokeremiky, nebo fosforu P, kde dopantový zdroj je založen ne bázi keramiky. U těchto dopentových zdrojů je nezbytnou podmínkou dodržení maximálního přfpústného obsahu látek, hlavně těkavých, jejichž přítomnost znehodnocuje funkční použití výrobku. Dostupná literatura uvádí tyto látky v setinách až tisícinách % hmotnostní koncentrace jako nejvyšěí přípustnou hodnotu. Jedná se hlavně o alkálie a olovo Pb, ale patři sem 1 jiné látky, která je možno využít k dopování pro jiný druh polovodičů, jako je antimon St, fosfor P, bor B apod., a dále jsou to 1 běžné nečistoty ve sklářských surovinách, jako je železo Pe, nikl Nl, kobalt Co, měň Cu apod.

V dostupná odborné s patentové literatuře není dosud obdobné skelně krystalická hmota s vysokým obsahem ersenu As známe.

Je sice známo sklo s vysokým obsahem arsenu As, s obsahem až 45 % oxidu arsenitého AegOp popsané v patentu USA č. 2 863 782, které věak současně obsahuje velká množství dalších těkavých prvků, jako jsou alkálie, oxid olovnatý PbO, antimonitý SbgOy Teplota měknutí je nízká, kolem 300 °C, a skla se využívá jako speciální pájky. I když sklo obsahuje vysoké množství arsenu As, pro dopantový zdroj je naprosto nevhodné.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u skelně krystalické bezalkalické hmoty podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že skelně krystalické hmota obsahuje v hmotnostní koncentraci 10 až 35 % oxidu arsenitého ASgOj, 15 až 50 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hořečnatý MgO, vápenatý CeO, strontnatý SrO a bprnatý BaO, déle 10 až 35 * oxidu křemičitého SiO? a 5 až 25 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hlinitý AlgO^, lanthanitý LagO^ ^a ceričitý CeOg.

Je výhodné, když skelně krystalické hmota déle obsahuje ještě 0,2 až 15 % hmotnostní koncentrace oxidu titaničitého TlOg a/nebo zirkoničitého ZrOg.

Skelně krystalická bezalkalické hmota podle vynálezu má vysokou teplotu tání a rovněž vysokou teplotu měknutí, která dovoluje její použití až do teplot 1 100 až 1 200 °C, podle rozsahu složení. Teplota měknutí v podstatě představuje maximální teplotu použiti, pod kterou se destičky dopentového zdroje nedeformují. Teto skelně krystalická hmota má důležitou vlestnost, a.to schopnost uvolňovat arsen As při teplotách 600 až 1 100 °C, podle rozsahu složení ež do 1 200 °C. Chemické složení sklokeramlcké hmoty při dodržení technologického postupu zaručuje mechanickou pevnost při přípravě destiček dopentových zdrojů, které v případě přídavku oxidu titaničitého TlOg nebo zirkoničitého ZrOg k základnímu typu sklokeramlcké hmoty může být ještě zvýěene.

Následující tabulka uvádí příklady chemického složení pro sklokeramlckou hmotu podle vynálezu. Obsah věeeh složek, je uveden v % hmotnostní koncentrace.

Tabulka

Složky	1. příklad	2. příklad	3. příklad	4· příklad
oxid arseničný ASgOj	14,1	27,9	25,6	32,8
oxid hořečnatý MgO	4,9	9,8	9,0	11,5
oxid vápenatý CaO	11,7	10,2	6,2	2,7
oxid strontnatý SrO	12,7
oxid barnatý BaO	18,8	9,3		14,6
oxid hlinitý AlgO^	6,2	12,4	22,8
oxid lantanitý La₂0^				15,5
oxid ceričitý CeO,,			9,6
oxid křemičitý SiOg	31,6	25,5	13,4	17,1
oxid tit8ničitý Ti0₂		4,9	13,4
oxid zirkoničitý ZrOg				5,8
teplota měknutí (°C)	1 100	1 120	1 110	1 200
teplota tání (°C)	1 260	1 200	1 200	1 280

Při přípravě skelně krystalické hmoty je nutno používat surovin, které se obvykle používají pro mikroelektroniku nebo surovin, které mají podobnou čistotu. Z těchto surovin se nejprve utaví v platinovém kelímku sklo daného chemického složení. Taví se při teplotách 1 350 až 1 600 °C v silně oxidační atmosféře, protože podmínkou úspěšné přípravy je udržení arsenu As ve sklovině jako oxidu arseniěného AsjO^. Pokud by došlo k částečné redukci, vzniklý oxid arsenitý AsgO^ ze skloviny velmi rychle vytéká. Po utavení je sklovina vylita do bločku a odlité sklo je dále tepelně zpracováno při teplotách 800 až 1 250 °C po dobu potřebnou k dokonalé krystalizaci. Tepelným zpracováním dojde k přeměně skla na skelně krystalický materiál výhodných vlastností pro dopantový zdroj.

Z bločku získané skelně krystalické hmoty se nařežou destičky, např. o průměru 5 až 12 cm a tlouštky 2 mm. Tyto plenární dopantové destičky se střídavě vkládají mezi destičky monokrystalického křemíku Si a společnř se uloží do elektrické pece, kde probíhá tepelné zpracování v řízené atmosféře, při kterém dojde k uvolňování arsenu As z dopantové destičky a jeho přenosu na křemíkový monokrystal, který takto získává polovodivé vlastnosti.

Skelně krystalické hmoty podle vynálezu je možno využít i v jiných oblastech, např. při rekalibrování rentgenových analytických přístrojů.

Claims

1. Skelně krystalické bezalkalická hmota s vysokým obsahem arsenu, vyznačené tím, že obsahuje v hmotnostní koncentraci 10 až 35 % oxidu arseniěného AsgOj, 15 až 50 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hořečnatý MgO, vápenatý CaO, strontnatý SrO a barnatý BaO, déle 10 až 35 % oxidu křemičitého SiOj a 5 až 25 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hlinitý AlgO.}, lantanitý LajO^ ⁸ C*^ri8Átý CeO,,.

2. Skelně krystalická hmota podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje v hmotnostní koncentraci 0,2 až 15 % oxidu titaničitého Ti0₂ a/nebo zirkoničitého ZrOg.