CS252328B1 - Skelni krystalická bezalkalická hmota s vysokým obsahem antimonu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká skelně krystalické bezalkalické hmoty s vysokým obsahem antimonu, vhodné při výrobě polovodičů pro mikroelektroniku, a to jako dopontový zdroj antimonu. Skelně krystalická hmota má schopnost uvolňovat entimon při teplotách 600 aš 1 200 °C. Skelně krystalická bezalkalická hmota obsahuje v hmotnostní koncentraci 15 až 30 56 oxidu antlmoničného SbgO^, 30 a£ 40 (É nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hořečnatý MgO, vápenatý CaO, strontnatý SrO a barnatý BaO, dále 15 až 30 % oxidu křemičitého SiOg, 5 aš 10 % oxidu hlinitého AlgOj a 2 eš 15 % oxidu titaničitého.

Description

Vynález se týká skelně krystalické bezalkalické hmoty s vysokým obsahem antimonu Sb, které je zvláště vhodné při výrobě mikroelektroniky, a to jako dopantový zdroj antimonu Sb.

Při výi-obě polovodičů pro mikroelektroniku, zejména např. na bázi monokrystalu kovového křemíku Si, se používá dopantů, tj. látek, které umožňuji polovodivost křemíkových ,1 součástek. Jeko dopantů se využívá různých látek, mimo jiné i antimonu Sb. Dopování se provádí různými metodami, např. iontovou implantací, která je sice spolehlivá, ale velmi nákladná.

LevnějSí a dostupněji! je metoda využívající dopantových zdrojů. Jaou známy různá typy těchto iontových zdrojů, určených k uvolňování určité látky např. boru B, kde dopantový zdroj je na bázi sklokeramiky, nebo fosforu P, kde dopantový zdroj je na bázi keramiky. U těchto dopantových zdrojů je jedním z nezbytných předpokladů limitní dodržení obsahu látek, hlavně těkavých, jejichž přítomnost znehodnocuje funkční vlastnosti výrobku. Dostupné literatura uvádí maximální přítomnost těchto látek v setinách až tisícinách % hmotnostní koncentrace. Jsou to nejen alkálie, olovo Pb, ale i jiné látky, kterých je možno využít k dopování pro jiný druh polovodičů, jako je arsen As, fosfor P, bor B apod., a dále jsou to i běžné nečistoty ve sklářských surovinách, např. železo Pe, nikl Ni, cobalt Co, měň Cu apod.

V dostupné odborné a patentové literatuře neni dosud obdobná skelně krystalická hmota s vysokým obsahem antimonu Sb známa. V patentu USA č. 2 863 782 je sice uvedeno sklo s ohsa hem 40 až 90 % hmotnostní koncentrace oxidu antimonitého SbgO^, které věak obsahuje- současně delší těkavé prvky, jako jsou alkálie, oxid arsenitý AsgO^ a olovnatý PbO. Teplote měknutí tohoto skla je nízká, kolem 300 °C a sklo se uplatňuje jako speciální pájka. Tento typ skle sice obsahuje vysoké množství entimonu Sb, ale z výěe uvedených hledisek je pro použití dopantového zdroje naprosto nevhodný.

Uvedená nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u skelně krystalické hmoty podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že skelně krystalická hmota obsahuje v hmotnostní koncentraci 15 až 30 % oxidu antimoničnáho SbgOj, 30 až 40 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hořečnatý MgO, oxid vápenatý GaO, oxid strontnatý SrO a oxid bsrnetý BaO, dále 15 až 30 % oxidu křemičitého SiO^, 5 až 10 % oxidu hlinitého AlgO^ a 2 až 15 % oxidu titaničitého TiO^.

Skelně krystalická bezalkalické hmota podle vynálezu má vysokou teplotu tání a rovněž vysokou teplotu měknutí, která dovoluje její použití až do teplot 1 200 až 1 300 °C, podle rozsahu složení. Teplota měknutí v podstatě představuje maximální teplotu použití. Skelně krystalická hmota podle vynálezu má schopnost uvolňovat antimon Sb při teplotách 600 až 1 200 °C. Rozsah jejího složení při dodržení technologického postupu zamlčuje vysokou mechanickou pevnost při přípravě destiček dopantových zdrojů.

Dále jsou uvedeny dva příklady chemického složení skelně krystalické hmoty podle vynálezu. Všechny procentuální údaje jsou vyjádřené v hmotnostní koncentraci.

T e b u 1 k e

Složky (%)	Přiklad 1	Příklad 2
oxid antimoničitý SbgO^	29,6	18,0
oxid hořečnatý MgO		4,5
oxid vápenatý CaO	10,2
oxid strontnetý SrO		6-j2
oxid barnatý BaO	28,0	25,6
oxid křemičitý SiOg	19,2	26,7
oxid hlinitý AljO^	9,3	5,7
oxid titaničitý TiOg	3,7	13,3

Tabulka pokračování
Složky (%)	Příklad 1	Příklad 2
koeficient délkové teplotní roztaž-
nosti PÍ-20 e2 300 oc . 106 (K 1)	8,59	7,12
teplote měknutí (°C)	1 320	1 170
teplote tání (°C)	1 400	1 260

Vlastní příprava skelně krystalické hmoty podle vynálezu probíhá tak, že nejprve je utaveno sklo daného chemického složení, přičemž je nutno používat surovin, které se obvykle používají pro skla určená pro mikroelektroniku nebo surovin, které mají podobnou čistotu. Sklo se taví v platinovém kelímku při teplotách 1 350 až 1 600 °C v silně oxidační atmosféře, protože podmínkou úspěšné přípravy je udržení antimonu Sb ve sklovině ve formě oxidu antimoničného SbgO^. Pokud by došlo k částečné redukci, vzniklý oxid antimonitý SbgOj ze skloviny rychle vytéká. Po utavení je sklovina vylita do bločku. Odlité sklo je dále tepelně zpracováno běžným způsobem při teplotách 800 až 1 250 °C po dobu potřebnou k dokonalé krystalizaci. Po tepelném zpracování dojde k přeměně skla im skelně krystalický materiál, výhodných vlastností pro dopantový zdroj.

Z bločku skelně krystalické hmoty se nařežou destičky, např. o průměru 5 až 12 cm a tlouštky 2 mm. Tyto dopantové destičky se střídavě vkládají mezi destičky monokrystalického křemíku Si a společně se uloží do elektrické pece, kde probíhá tepelné zpracování v řízené atmosféře, při kterém dojde k uvolňování antimonu Sb z dopantové destičky a z jeho přenosu na křemíkový monokrystal. Tim se křemíková destička stává polovodivou. Skelně krystalické hmoty podle vynálezu Je možno využít i v jiných oblastech, např. při rekalibrování rentgenových analytických přístrojů.

Claims (1)

1. Skelně krystalická bezalkalická hmota s vysokým obsahem antimonu Sb, vyznačená tím,

   Že obsahuje v hmotnostní koncentraci 15 až 30 % oxidu antimoničného SbjO^i 30 až 40 % nejméně jednoho oxidu ze skupiny zahrnující oxid hořečnatý MgO, oxid vápenatý CaO, oxid strontnatý SrO a oxid barnatý SaO, dále 15 sž 30 % oxidu křemičitého SiOg, 5 až 10 % oxidu hlinitého ^A12°3 a 2 až 15 % oxidu titaničitého TiO^.