DE1290409B

DE1290409B - Verfahren zur Erzeugung duenner Schichten aus Kadmiumsalzen durch Aufdampfen

Info

Publication number: DE1290409B
Application number: DEH55591A
Authority: DE
Inventors: Pizzarello Frank A; Dill Hans G
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1964-04-15
Filing date: 1965-03-26
Publication date: 1969-03-06
Also published as: US3361591A; SE302165B; GB1077116A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur einanderfolgenden Arbeitsschritte durch geeignete Erzeugung dünner Schichten aus Kadmiumsalzen der Beeinflussung von Drücken und Temperaturen so Gruppe Kadmiumsulfid, Kadmiumselenid und Kad- ein, bis man auf dem zu überziehenden Träger das miumtellurid für elektronische Halbleiteranordnun- Salz im richtigen stöchiometrischen Verhältnis erhält, gen, bei dem gleichzeitig von getrennten Quellen 5 Der bevorzugten Ausführung der Erfindung enteinerseits Kadmium und andererseits das dem Kad- spricht es, daß bei Verwendung von Schwefel als mium im Salz zugeordnete Element aus der Gruppe Element die erste Kammer auf 100 bis 400° C, die Schwefel, Selen und Tellur verdampft wird, die ent- zweite Kammer auf 500 bis 800° C und die dritte standenen Dämpfe zu einer Mischung der verlangten Kammer auf 700 bis 1000° C erhitzt werden. Es hat Zusammensetzung vermengt werden und aus der io sich gezeigt, daß bei Einhaltung dieser Bedingungen Mischung eine Schicht des Kadmiumsalzes auf dem besonders günstige Ergebnisse erzielt werden,
mit der Schicht zu überziehenden Träger nieder- ' Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsgeschlagen wird. beispiel im Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (Zeit- Erzeugung von Schichten aus Kadmiumsalzen gemäß schrift für Physik, Bd. 140, S. 410, Abschnitt II) 15 dem Verfahren nach der Erfindung,
wurde Kadmium und Selen im Gewichtsverhältnis Die Zeichnung zeigt einen Verdampfer 21, der

des CdSe verdampft. innerhalb einer Vakuumkammer 10 angeordnet ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es Der Verdampfer 21 ist in drei Heizzonen aufgeteilt, in Hinblick auf die zu erzeugende Schicht unzweck- Zone 11 wird mit einer Charge von Schwefel vermäßig ist, in dieser Weise vorzugehen. Es wurde 20 sehen, die auf Teller 12 und 13 gelegt wird. In die vielmehr gefunden, daß gerade dann, wenn bei der Zone 14 wird eine Charge entweder von Kadmium-Bemessung der zu verdampfenden Mengen das stö- sulfid oder von elementarem Kadmium eingebracht, chiometrische Verhältnis des Salzes, aus dem die Diese Charge wird auf Teller 15, 16, 17 und 18 geSchicht bestehen soll, eingehalten wird, das verlangte legt. Die Anzahl der Teller richtet sich nach der Salz nicht erhalten wird. Es verhält sich dann nicht 25 Größe der nötigen Verdampfungsfläche. Zone 19 ist anders, als wenn man bei der Herstellung von vorn- eine Heizzone für die miteinander vermischten herein von dem schon fertigen Salz ausgeht, also von Dämpfe.

vornherein Kadmiumsulfid aus einer einzigen Ma- Die Temperatur der Zone 11 wird bei 100 bis

terialquelle verdampft. Vielmehr entsteht dann eine 400° C gehalten. Dazu dient eine elektrische Heiz-Schicht, in der mehr Kadmium enthalten ist als dem 30 wicklung 20, die den rohrförmigen Verdampfer 21 stöchiometrischen Verhältnis des Salzes entspricht. umgibt. Infolgedessen entsteht ein gleichförmiger Dieser Umstand erweist sich für die elektrischen Strom von Schwefeldampf, der zunächst durch grö-Eigenschaften der Schicht als außerordentlich nach- ßere Öffnungen 11a einer Trennwand Ub und soteilig. dann durch kleinere Öffnungen lic einer Trennwand

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem 35 U<* hindurchtritt, und zwar hauptsächlich in der Mangel durch geeignete Steuerung der Zufuhr von Form von S₈. Die Trennwände 11 & und 11 d und die Schwefel oder Selen oder Tellur abzuhelfen. Zur Lö- zwischen ihnen befindliche Zone dienen als Wärmesung dieser Aufgabe wird das Element aus der abschirmung zur Trennung der Zonen 11 und 14 Gruppe Schwefel, Selen oder Tellur in einer ersten voneinander.

Kammer bei relativ hohem Druck und relativ niedri- 40 Die Temperatur der Zone 14 wird durch eine Heizger Temperatur verdampft, der erhaltene Dampf in wicklung 22 bei 500 bis 800° C gehalten, um einen eine zweite Kammer übergeführt, in der Kadmium Strom von verdampftem Kadmiumsulfid oder Kad- oder das dem Element zugeordnete Kadmiumsalz bei mium durch Öffnungen 14 c einer Trennwand 146 einem niedrigeren Druck als in der ersten Kammer aufrechtzuerhalten. Dieser Strom enthält auch verdampft, hierauf das so erhaltene Dampf gemisch 45 Schwefeldampf, der durch die Öffnungen lic in die aus dem Element und dem Kadmium oder Kadmium- Zone 14 eintritt und sich dort mit dem Kadmiumsalz in eine dritte Kammer übergeführt, die unter sulfiddampf oder Kadmiumdampf vermischt. Die einem niedrigeren Druck steht als die zweite Kammer Mischung tritt durch Öffnungen 14 a in die Zone 19 sowie unter einer Temperatur, bei der das Element über.

dissoziiert, worauf die Kadmiumsalzschicht aus dem 50 Mittels eines Heizelements 23 wird die Temperatur in der dritten Kammer erzeugten Dampf auf dem der Zone 19 bei 700 bis 1000° C gehalten, bei welzu überziehenden Träger niedergeschlagen wird. eher der S₈-Schwefeldampf im wesentlichen zu

Durch diese Maßnahmen, insbesondere durch die S₂-Dampf dissoziiert wird. Die Zone 19 wird daher Abstimmung der Drücke und Temperaturen in den in reicher Menge mit S₂-Dampf beschickt, um die Kammern, ist es möglich, nach wenigen Versuchen 55 Reaktion
auf dem zu überziehenden Träger eine Schicht zu erhalten, die tatsächlich nur aus dem Kadmiumsalz be- Cd(_g> -j- S₂(_g) ^rr CdS(_S>
steht, also nicht wie bei dem bekannten Verfahren
den unerwünschten Kadmiumüberschuß enthält. zu unterstützen.

Während man bei dem bekannten Verfahren vom 60 Um einen stärkeren Rückfluß von Kadmiumsulfid richtigen stöchiometrischen Verhältnis ausgeht und '. in die Schwefelkammer 11 zu verhindern, wird ein eine Schicht erhält, in der dieses Verhältnis nicht Druckgradient von der Zone 11 zur Zone 19 aufmehr eingehalten ist, kümmert man sich beim Ver- rechterhalten. Dies geschieht durch eine solche Einfahren nach der Erfindung bei der Zufuhr des stellung der Temperatur der Zonen 11 und 14, daß Schwefels oder sonstigen Elements überhaupt nicht 65 in der Zone 11 durch die Verdampfung von Schwefel um das stöchiometrische Verhältnis, arbeitet viel- ein größerer Druck entsteht als der Druck, der in der mehr in der Regel mit einem Überschuß an Schwefel Zone 14 durch die Verdampfung von Kadmiumsulfid oder sonstigem Element und regelt die auf- oder Kadmium entsteht. Der Druck in Zone 19 ist

kleiner als derjenige in Zone 11 oder Zone 14, weil in Zone 19 keine Verdampfung stattfindet. Thermoelemente 24, 25 und 26 dienen zur Steuerung und Überwachung der Temperaturen und der sich daraus ergebenden Drücke in den Zonen 11,14 und 19.

Eine Stütze 27 im Innern des Verdampfers 21, die den Träger der Teller und Trennwände oder Prallbleche bildet, besteht aus Quarz oder Tantal. Der Mantel 21 des rohrförmigen Verdampfers besteht aus Quarz. Wärmeabschirmungen 28 und 29 verhindern, daß Kadmiumdampf aus der Zone 14 in die Schwefelzone 11 fließt. Schwefel verdampft unter einem Druck von 0,01 bis 0,1mm und einer Temperatur von 100 bis 200° C. Kadmiumdampf und Schwefeldampf vermischen sich in der Kadmiumsulfid- oder Kadmiumzone 14. Zone 19 mit gesonderter Heizwicklung 23 sorgt für eine ungestörte Strömung des Gemisches aus Kadmiumsulfiddampf oder Kadmiumdampf mit Schwefeldampf hinüber zu einem Träger 30, auf dem das Dampfgemisch als Schicht nieder- ao geschlagen wird. Der Träger 30 liegt innerhalb der Vakuumkammer auf einer Halterung 31.

Der wesentliche Vorteil der Verwendung getrennter Quellen zur Erzeugung von Kadmiumsulfiddampf oder Kadmiumdampf einerseits und Schwefeldampf andererseits liegt in der Möglichkeit, das stöchiometrische Verhältnis von Kadmium zu Schwefel nach Wunsch einzustellen und dadurch Kadmiumsulfidschichten von erhöhtem spezifischem Widerstand und guter Reproduzierbarkeit des spezifischen Widerstandes herstellen zu können.

Eine ähnliche Apparatur kann für die getrennte Verdampfung von Kadmiumselenid oder Kadmium einerseits und Selen andererseits, ferner von Kadmiumtellurid oder Kadmium einerseits und Tellur andererseits benutzt werden, um dünne Schichten aus Kadmiumselenid bzw. Kadmiumtellurid herzustellen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung dünner Schichten aus Kadmiumsalzen der Gruppe Kadmiumsulfid, Kadmiumselenid und Kadmiumtellurid für elektronische Halbleiteranordnungen, bei dem gleichzeitig von getrennten Quellen einerseits Kadmium und andererseits das dem Kadmium im Salz zugeordnete Element aus der Gruppe Schwefel, Selen und Tellur verdampft wird, die entstandenen Dämpfe zu einer Mischung der verlangten Zusammensetzung vermengt werden und aus der Mischung eine Schicht des Kadmiumsalzes auf dem mit der Schicht zu überziehenden Träger niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus der Gruppe Schwefel, Selen und Tellur in einer ersten Kammer (11) bei relativ hohem Druck und relativ niedriger Temperatur verdampft wird, der erhaltene Dampf in eine zweite Kammer (14) übergeführt wird, in der Kadmium oder das dem Element zugeordnete Kadmiumsalz bei einem niedrigeren Druck als in der ersten Kammer (11) verdampft wird, daß hierauf das so erhaltene Dampfgemisch aus dem Element und dem Kadmium oder Kadmiumsalz in eine dritte Kammer (19) übergeführt wird, die unter einem niedrigeren Druck steht als die zweite Kammer (14) sowie unter einer Temperatur, bei der das Element dissoziiert, worauf die Kadmiumsalzschicht aus dem in der dritten Kammer (19) erzeugten Dampf auf dem zu überziehenden Träger (30) niedergeschlagen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Schwefel als Element die erste Kammer (11) auf 100 bis 400⁰C, die zweite Kammer (14) auf 500 bis 800⁰C und die dritte Kammer (19) auf 700 bis 1000° C erhitzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen