DE2916080C2 - Verfahren zum Molekular-Aufdampfen von Halbleiterschichten und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Molekular-Aufdampfen von Halbleiterschichten und Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfah
rens.
Das Verfahren kann zur Erzeugung von homogenen Halbleiterschichten großer Länge und Fläche auf einer
biegsamen Unterlage verwendet werden. Besonders vorteilhaft wird es zur Erzeugung von in ihren elektro
physikalischen Parametern homogenen, zu einer Rolle
aufwickclbaren Schichten großer Fläche zur Herstellung von photoempfindlichen Informationsträgern in
der Elektrophotographie und zur photothermoplastischcn Aufzeichnung sowie zur Herstellung von Strah-
lungswandlem, magnetischen Widerständen, HaII-Dünnschichtgcbern und Tensogebem angewendet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Halbleiterschichten vorgegebener Zusammensetzung
aus fraktionierenden Materialien erhalten werden. Es
jo ermöglicht dabei die Herstellung von aktiven Schichtelemcnicn vom Typ der Homo- und HeteroÜbergänge
sowohl mit einer sich schroff als auch stetig ändernden Breite der verbotenen Zone. Es lassen sich Schichten
erhalten, die sowohl die Zusammensetzung des Aus-
J5 gangsmalcrials wiederholen, als auch solche, die sich
durch das Vorhandensein vorgegebener Fraktionen auszeichnen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist ferner die Herstellung von aktiven Elementen aus Materialien möglich, die eine kontinuierliche Reihe von
festen Lösungen mit einem vorgegebenen Profil der Breitenänderung der verbotenen Zone über die Schichtdicke bilden.
Das crfindungsgeinäDe Verfahren bietet die Möglichkeit, Elemente der nichtlinearcn Optik, beispielsweise
Bekannt sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vakuumaufdampfen von Halbleiterschichten, bei
dem ein Ausgangs-Halbleiterstoff unmittelbar in einen kalten Verdampfer eingebracht wird, der auf die Auf
dampftcmperatur erhitzt wird. Bei der Bedampfung ei
nes sich über den Verdampfer bewegenden biegsamen Bandes erhält man eine nach ihren eleklrophysikalischen Eigenschaften inhomogene Schicht. Das bekannte
Verfahren zum Vakuumaufdampfen von Halbleiter
schichten gestattet es nicht, homogene Schichten aus
Materialien herzustellen, die während der Verdampfung fraktionieren. Bei der Bedampfung von langen Bändern
sind die Anfangsabschnitte mit leichten Fraktionen und die Endabschnitte mit schweren Fraktionen angerci-
M) chert. Die Inhomogenität der elektrophysikalischen Parameter ruft eine erhebliche Streuung der Empfindlichkeil längs der Schicht hervor. Außerdem wird die Länge
der hergestellten Halbleiterschicht durch den Inhalt des Verdampfers beschränkt, der eine um so größere Lei-
hr> stung verbraucht, je größer das Volumen des eingebrachten Stoffes ist. Das bekannte Verfahren gewährleistet nicht die Konstanz der Verdampfungsgeschwindigkeit in der Zeit, weil sich je nach der Verringerung der
Ausgangsstoffmasse die Wärmekapazität des Verdampfers verändert, was zur Erhöhung seiner Temperatur
und folglich zur Vergrößerung der Verdampfungsgeschwindigkeit fuhrt
Bekannt ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten von Mehrkomponentenverbindungen,
beispielsweise A1"—Blv, durch thermische Verdampfung
im Vakuum bei Schmelztemperatur.
Die entsprechende Vorrichtung enthält Bunker, die mit einer Mehrkomponentenverbindung beschickt sind,
aus denen eine periodische Zuführung des Ausgangsstoffes in einen Verdampfer nach Aufdampfen einer
vorhergehenden Stoffdosis erfolgt Nach Abschluß der Bedampfung wird eine homogenisierende Behandlung
der Schichten durch Glühen durchgeführt Der Bedampfungsprozeß erfolgt schrittweise mit dosierten
Mengen des in den Verdampfer eingebrachten Materials Die Homogenität der nach diesem Verfahren erhaltenen
Halbleiterschichten steht in direkter Abhängigkeit von der Glühtemperatur und -zeit.
Durch aufeinanderfolgendes Auftragen einer Halbleiterschicht auf die andere erzeugt man Hcterostrukturen.
Das thermische Glühen führt in diesem Fall zur teilweisen Diffusion des einen Materials in das andere
oder aus dem Material in die Unterlage, wodurch Zonen des p- und des η-Typs erzeugt werden, die als gleichrichtende
Übergänge wirken. Der Diffusionsgrad, der von der Glühtemperatur und -zeit abhängt, bestimmt die
Zonenvariabilität der HeteroStruktur.
Nach den beschriebenen Verfahren ist die Herstellung von Halbleiterschichten nur auf begrenzten Oberflächen
möglich. Das thermische Glühen, das sowohl zur Schaffung der Homogenität in den Halbleiterschichten
als auch zur Regelung des Inhomogenitätsgradienten angewendet wird, muß bei hohen Temperaturen durchgeführt
werden, wodurch die Möglichkeit der Schichtenherstellung auf biegsamen Unterlagen ausgeschlossen
ist. Das thermische Glühen und der durch dieses bestimmte Diffusionsprozeß sind schwer regelbare Vorgänge.
Bekannt ist ferner ein Verfahren zum Vakuumaufdampfen von Halbleiterschichten auf eine Unterlage (s.
»Technologie von Dünnfilmen«, Nachschlagcbuch unier der Reaktion von L. Maissei, R. Gleng, Verlag »Sovetskoe
radio«, 1977, S. 125-133) durch dosierte Zuführung
eines Ausgangsstoffes in einen erhitzten Verdampfer. Der Ausgangsstoff wird in einen Bunker eingebracht
und über eine Dosiereinrichtung, die eine pro Zeiteinheit in den Verdampfer gelangende Teilmenge
des Stoffes abmißt, dem Verdampfer zugeführt. Die Temperatur des Verdampfers wird so hoch gcwähit, daß
ein möglichst schneller explosionsartiger Verdampfungsprozeß sämtlicher Fraktionen des Ausgangsstoffes
gewährleistet ist. Wegen der geringen Portionen und der vollständigen schnellen Verdampfung aller Fraktionen
werden Inhomogenitäten in dem Film lediglich innerhalb einer einatomaren Schicht beobachtet. Diese
Inhomogenitäten verringern sich infolge ständiger Stoffzuführung zum Verdampfer und praktisch gleichzeitiger
Verdampfung sämtlicher Fraktionen, die im Ausgangsstoff enthalten sind. Die Zuführungsgeschwindigkeit
des Ausgangsstoffe* legt man ausgehend von der Verdampfuhgsgesehwindigkeit so fest, daß es im
Verdampfer zu keiner Anhäufung des Stoffes kommt. Das genannte Verfahren gestattet es, auf der Unterlage
Halbleiterschichten herzustellen, die in der Zusammensetzung
dem Ausgangssloff atn nächsten kommen.
Jedoch kann bei der Herstellung von Halbleiter-Schichten auf langen und breiten Bändern die zeitliche
Konstanz der Verdampfungsfläche unmöglich gewährleistet werden, was zur Inhomogenität der Schichtdicke
über die Länge und Breite der Unterlage führt
Beim Bedampfen der Schichten nach diesem Verfahren is! cine Abscheidung einzelner Fraktionen unmöglich, weil sie sich im Verdampfervolumen vermischen; was durch die kontinuierliche Stoffzufübrung zum Verdampfer bedingt ist. Bei der Herstellung von Schichten mit Extremaleigenschaften ist es erforderlich, aus der Zusammensetzung des Kondensats bestimmte im Ausgangsstoff enthaltene Fraktionen abzuscheiden. Die hohen Temperaturen des Verdampfers und die Explosivverdampfung führen zum Verspritzen des eingebrachten Stoffes aus dem Verdampfer, was zu großen Stoffverlusten und zur Verunreinigung der Halbleiterschicht durch Impregnation von Ausgangsstoffteilchen führt.
Beim Bedampfen der Schichten nach diesem Verfahren is! cine Abscheidung einzelner Fraktionen unmöglich, weil sie sich im Verdampfervolumen vermischen; was durch die kontinuierliche Stoffzufübrung zum Verdampfer bedingt ist. Bei der Herstellung von Schichten mit Extremaleigenschaften ist es erforderlich, aus der Zusammensetzung des Kondensats bestimmte im Ausgangsstoff enthaltene Fraktionen abzuscheiden. Die hohen Temperaturen des Verdampfers und die Explosivverdampfung führen zum Verspritzen des eingebrachten Stoffes aus dem Verdampfer, was zu großen Stoffverlusten und zur Verunreinigung der Halbleiterschicht durch Impregnation von Ausgangsstoffteilchen führt.
Eine bekannte Vorrichtung zur Durchführung eines bekannten Verfahrens weist eine Vakuumkammer auf,
in der angeordnet sind: ein Unterlagenhalter und ein Verdampfer, der sich während der Verdampfung des
Stoffes dreht und Molekularströme von verschiedenen Abschnitten der Arbeitsfläche des Verdampfers durchmischt,
wodurch auf begrenzten Unterlagen Schichten
mit homogenen Charakteristiken erhalten werden können.
Über die Dicke der hergestellten Schicht wird eine Inhomogenität der Eigenschaften infolge einer Fraktionierung
des Stoffes beobachtet.
Es ist auch eine Vorrichtung zum Vakuumaufdamp-
Es ist auch eine Vorrichtung zum Vakuumaufdamp-
fen unter Hochfrequenzerwärmung bekannt. Die Ausgangsstoffe werden nacheinander in kalte Verdampfer
eingebracht, die in Querrichtung verschoben und gehoben werden können, was es erlaubt, die Stoffe nacheinander
in die Erwärmungszone im Zentrum einer Hochfrequenzspule zu führen.
Zur Vakuumbcdampfung von Schichten auf langen Unterlagen ist eine Vorrichtung bekannt, die Mittel zum
Bewegen der Unterlage durch die Aufdampfzone enthält, in der die Diimpfe des Verdampfungsgutes zur
Oberfläche der Unterlage geleitet werden. Zwischen der Unterlage und der Verdampfungsquelle ist eine perforierte
Schablone angeordnet. Die Bewegung der Schablone und der Unterlage durch die Sedimentierzone
erfolgt mit unterschiedlicher relativer Geschwindig-
keil.
Bei einer anderen Vorrichtung sind in einer Vakuumkammer ein Verdampfer, ein rotierender Verschluß mit
Schirm und eine Beschickungsvorrichtung angeordnet, wobei die letztere in Form von zwei Zylindern ausge-
führt ist, von denen der äußere Eintragöffnungen aufweist. Der Verdampfer und die Eintragöffnungen sind
durch ein Speiserohr verbunden. Während der Verdampfung verringert sich die Menge des zu verdampfenden
Stoffes im Inneren des Verdampfers, und es geht
die Verdampfungsintensität beträchtlich zurück. In diesem Fall wird unter gleichzeitigem Drehen des Verschlusses
und Schließen des Verdampfers das Speiserohr gegenüber der Eintragsöffnung des äußeren Zylinders
der Beschickungsvorrichtung eingestellt, wonach
sich der innere Zylinder der Beschickungsvorrichtung um einen Schritt dreht und das Metall über die Eintragsöffnung in das Speiscrohr gelangt, aus diesem dann in
den Verdampfer eintritt und ihn ausfüllt. Zum Einbringen einer großen Portion dreht sich der innere Zylinder
br) der Beschickungsvorrichtung mehrmals.
Aus der FR-PS 20 52 433 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Molekular-Aufdampfen
aus η auf eine TemDeratur unterhalb des Sie-
depunktes eines Ausgangsstoffes erhitzten Verdampfern,
die periodisch jeweils mit einer Menge des Ausgangsstoffes beschickt werden, die zur gleichmäßigen
Bedeckung der Arbeitsfläche dieses Verdampfers notwendig und zur vollständigen Verdampfung während
einer Zeit Tausreichend ist, wobei von den beschickten
Verdampfern gleichzeitig unter Überdeckung der Molekularströme verdampft wird, bekannt, die einen Bandtransportmechanismus
zum Bewegen der Unterlage durch eine Vakuumkammer, η erhitzte Verdampfer, einen
Bunker für den Ausgangsstoff und eine Einrichtung zum Beschicken der Verdampfer mit Ausgangsstoff aufweist.
Die Verdampfer werden durch einen Förderer in derselben Richtung wie das Band verschoben. Mit Hilfe
von Heizelementen wird der in den Verdampfern enthaitene Stoff auf die untere Fläche der Unterlage aufgedampft.
Die Anlage ist zum Aufbringen eines Metallüberzugs in dicker Schicht auf breite Bänder aus synthetischem
Material anwendbar. Beim Aufdampfen von Halbleiterstoffen fehlt in dieser Anlage die Koordinierung
der Verdampfungszeit der Ausgangsstofffraktionen und des Augenblicks des Einbringens einer Dosis in
den Verdampfer. Die Bewegung der Verdampfer über den Heizelementen gestattet es nicht, eine zeitliche
Konstanz der Temperaturen zu erreichen, was zu unterschiedlichen Verdampfungszeiten identischer Fraktionen
führt und die Verdampfungsperiode der ganzen Dosis beeinflußt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Molekular-Aufdampfen von
Halbleiterschichten und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die eine zeitlich
homogene und steuerbare Verteilung der Molekularströme sämtlicher im Ausgangsstoff enthaltenen Fraktionen
in der Kondensationszonc gewährleisten und es ermöglichen, auch auf biegsamen langen und breiten
Unterlagen homogene Halbleitcrschichtcn, Schichten mit Extremalcharakteristiken sowie Film-Hetcrostrukturen
auf ihrer Basis zu erhalten.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des Kennzeichens
gelöst, sowie bei einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 4 durch die Merkmale des
Kennzeichens gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Während einer jeden Verdampfungsperiode kann eine selektive Aufdampfung der geforderten Fraktionen
dadurch erhalten werden, daß der Molekularstrom für die Zeit der Verdampfung von überflüssigen Fraktionen
unterbrochen wird.
Zur Erzielung von Halbleiter-Heterostrukturcn ist es
erforderlich, eine gleichzeitige Verdampfung von die Heterostruktur bildenden Stoffen aus zwei verschiedenen
Verdampfungsgruppen auf eine sich kontinuierlich bewegende Unterlage durchzuführen, wobei diese
nacheinander in eine Verdampfungszone für eine der Komponenten der Heterostruktur, dann in eine Zone
einer regelbaren Überdeckung der Molekularströme benachbarter Verdampfer und danach in eine Verdampfungszone
einer anderen Komponente der Heterostruktur eingeführt wird. Zu diesem Zwecke werden die
Fraktionen in verschiedene, durch einen vertikalen Schirm voneinander getrennte Gruppen von Verdampfern
eingebracht und der Schirm auf eine bestimmte Höhe eingestellt
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Molekular-Aufdampfen von Halbleiterschichten wird zur Herstellung
von homogenen Halbleiterüberzügen auf einer biegsamen ausgedehnten Unterlage angewandt und
kann zur Erzeugung von Schichten Anwendung finden, die nach der Zusammensetzung sowohl dem Ausgangsmaterial
nahekommen als auch sich von dem Ausgangsmaterial in einer vorgegebenen Richtung unterscheiden.
Das Verfahren bietet die Möglichkeit, HeteroStrukturen mit einer schroff wie auch stetig sich ändernden Trenngrenze
zu schaffen.
ίο Die vorliegende Erfindung wird nachstehend durch
konkrete Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung zeigen. Es zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vakuumaufdampfen
von Halbleiterschichlen,
F i g. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vakuumaufdampfen von Halbleiterschichten mit Schirmen
an Haltern, die mit einem Dosierer verbunden sind,
Fig. 3 die Schirme, die mit einer Rückführvorrichlung versehen sind,
F i g. 4 einen Sektor mit einstellbarem Zentralwinkel,
Fig. 5 einen in der Höhe verstellbaren vertikalen Schirm, der zwischen zwei benachbarten Verdampfern
angeordnet ist.
Nachstehend wird die vorgeschlagene Erfindung anhand konkreter Ausführungsformen erläutert.
jo Als Ausgangsstoff dient As2Sej mit einer bekannten
Anzahl von Hauptfraktionen, die gleich 3 ist. Der Stoff wird in zerkleinertem und kalibriertem Zustand eingebracht:
Teilchen mit einer Größe von 0,25 bis 0,5 mm. Entsprechend der Anzahl der Fraktionen werden sechs
Verdampfer verwendet. Eine Stoffdosis, die in jeden Verdampfer eingebracht wird, beträgt 0,2 bis 0,3 cmJ,
was für die gleichmäßige Bedeckung der wirksamen Oberfläche des Verdampfers mit einer gleichmäßigen
Schicht einer Dicke ausreicht, die mindestens der mittlercn
Größe eines Teilchens des Ausgangsstoffcs gleich ist. Die Temperatur der Verdampfer wird entsprechend
der maximalen Geschwindigkeit der gleichmäßigen (ohne Sieden und Explosionen) Verdampfung des Stoffes,
d.h. 370 bis 4000C, gewählt. Die Beschickungszeit T
wird gleich der Verdampfungszeit einer vorgegebenen Stoffdosis, d. h. 60 Sekunden, eingestellt.
Nach Erzeugung von Vakuum und Erreichung eines vorgegebenen Temperaiurzustandes der Verdampfer
beginnt man das Einbringen des Ausgangsstoffes, und nach einer Zeit 7; die der Beschickung aller sechs Verdampfer
entspricht, d. h. nach 60 Sekunden, setzt die Verschiebung der Unterlage ein.
Zu diesem Zeitpunkt gelangt in den ersten Verdampfer eine neue Stoffdosis, und er beginnt die leichteste
Fraktion zu verdampfen, während der ihm in Ablaufrichtung der Beschickung folgende Verdampfer die Verdampfung
der schwersten Fraktion des Ausgangsstoffes beendet. Somit verdampft jeder von den sechs Verdampfern
in verschiedenen Etappen eine eigene Fraktion. Der große Abstand von den Verdampfern bis zur
Unterlage (15 cm) und die beträchtliche Kondensationszone (22 cm) gewährleisten eine vielfache Überdeckung
der Molckularströme aller Verdampfer. Infolgedessen befinden sich in der ganzen Kondensationszone drei
Fraktionen des Ausgangsstoffes, indem sie eine um so größere Obereinstimmung der Kondensatzusammensetzung
mit dem Ausgangsstoff gewährleisten, je mehr Verdampfer am Aufdampfprozeß teilnehmen und je
langsamer sich die Unterlage durch die Kondensalionszone
bewegt.
Man erhält Schichten von Arscnsulfid durch thermische
Verdampfung im Vakuum auf eine metallisierte Unterlage zur Herstellung von photothermoplastischen
Informationsträgern. Zuvor wird die Zusammensetzung der Dampfphase bestimmt und festgestellt, daß die
Fraktionen der maximalen Empfindlichkeit nach 18 bis 25 Sekunden nach dem Verdampfungsbeginn der vorgegebenen
Portion zu verdampfen anfangen. Um daher die empfindlichste Schicht zu erhalten, ist es notwendig,
aus dem vollen Arbeitszyklus des Verdampfers einen zeitlichen Abschnitt abzusondern, der der Verdampfung
der empfindlichsten Fraktionen entspricht.
Das Zeitintervall der Arbeit des Verdampfers im offenen Zustand, wenn der zu verdampfende Stoff auf der
Unterlage kondensiert, wird ausgehend von der Forderung der Gewährleistung eines minimalen Wertes der
Photoempfindlichkeit gewählt. Wenn also für die Photoempfindlichkeit
der Schicht eines thermoplastischen Trägers eine Multiplizitätsgröße von mindestens 7 gewährleistet
werden muß, so bestimmt man nach der Kurve der zeitlichen Multiplizitälsverteilung des Kondensats
die entsprechenden Werte der Zeit des Beginns und der Beendigung der Verdampfungsarbeit im offenen
Zustand, d. h. wenn der zu verdampfende Stoff auf der Unterlage kondensiert.
Nach der vorläufigen Bestimmung der Verdampfungszeit der Fraktionen des aufzudampfenden Materials
führt man die thermische Verdampfung im Vakuum auf die sich bewegende Unterlage gleichzeitig aus mehreren
Verdampfern durch, denen das Verdampfungsgut einzeln zugeführt wird. Das Aufdampfen erfolgt bei der
Temperatur von 41O0C. Während einer jeden Verdampfungsperiode
wird der Molekularstrom unterbrochen, indem auf seinem Weg ein Schirm angeordnet wird, der
die Kondensation derjenigen Fraktionen verhindert, die den erforderlichen Empfindlichkeitswert der Schicht
nicht gewährleisten.
Auf diese Weise erhält man Schichten von Halbleitermaterialien großer Länge, die homogene und reproduzierbare
Parameter mit vorgegebenen Eigenschaften besitzen, die in Abhängigkeit von den Bedürfnissen ihrer
Anwendung für bestimmte Zwecke gesteuert werden.
Das vorliegende Verfahren gestattet es. die natürliche Fraktionierung von aufzudampfenden Materialien für
die Steuerung der Eigenschaften der erhaltenen Schichten durch selektives Aufdampfen von Maieriaiiraktionen
zu benutzen, die die vorgegebenen Eigenschaften gewährleisten.
Man erhält Halbleiter-Heterostrukturen, die durch Materialien AS2S3 und As2Se3 gebildet sind. Die Ausgangsstoffe
werden in verschiedene Verdampfer eingebracht, die auf die Temperatur von 390 bzw. 3700C erhitzt
sind, welche eine bestimmte Verdampfungsgeschwindigkeit bedingen. Der zu verdampfende Stoff
wird auf einer sich bewegenden Unterlage kondensiert Der Abstand zwischen der Verdampfergruppe für AS2S3
und der Verdampfergruppe für As2Se3 wird gleich 5 cm
und zwischen den Verdampfern und der Unterlage gleich 2 cm eingestellt Bei der gewählten Anordnungsgeometrie und der Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage
von 3 mm/sck werden auf der Unterlage die beiden Halbleiter kondensiert, und die Dicke des zonenvariablen
Bereiches der Struktur beträgt 1,57 μιη.
Durch Änderung des Abstandes zwischen den Verdampfergruppen lassen sich die Überdeckungszone der
Molckularsirömc und dementsprechend der zonenvariable
Bereich regeln. Wenn der Abstand zwischen den Verdampfern vergrößert wird, so verringert sich da-
lü durch die Zone der gemischten Molekularströme, und
auf der sich bewegenden Unterlage wird eine Schicht mit einem kleineren zonenvariablen Bereich kondensieren.
Für Verdampfer, die in einem Abstand von 6 und 4 cm von der Unterlage angeordnet sind, hat der zonenvariable
Bereich die jeweiligen Werte 0,7 und 2,5 μπι.
Mil der Vergrößerung des zonenvariabien Bereiches wird der Übergang von einem Stoff zum anderen langsamer
und stetiger, während er mit der Verkleinerung des zonenvariabien Bereiches abrupter wird.
Die Größe des zonenvariablen Bereiches kann auch durch gegenseitige Anordnung der Verdampfer und der
Unterlage geregelt werden. Durch Senken oder Heben einer der Verdampfergruppen oder der beiden Gruppen
können die Gebiete der Kondensation aus diesen Verdampfern erweitert oder eingeengt werden, und
dementsprechend kann auch der Bereich der Überdekkung der Molekularströme und folglich die Dicke des
zonenvariablen Bereiches in der hergestellten Schicht verändert werden.
Man erhält die zonenvariable Struktur As2Sj- As2Se3
durch thermische Verdampfung im Vakuum aus zwei
J5 Gruppen von Verdampfern, die in einem fixierten Abstand
voneinander und von der Unterlage angeordnet sind, die sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit be-1
wegt. Die Temperatur der Verdampfer wird auf eine Höhe von 370 bzw. 3900C eingestellt, wodurch die gleiehe
Kondensationsgeschwindigkeit, die 0,2 μm/sek beträgt,
gewährleistet wird.
Durch Erhöhung der Temperatur der zweiten Gruppe der Verdampfer wird eine Vergrößerung der Geschwindigkeit
der Verdampfung des Stoffes aus ihnen erreicht, und dadurch wird die Zusammensetzung der
Dampfphase im Bereich der gemischten Molekularströme veränderi. die die Herstellung von Strukturen mit
verschiedenen zonenvariablen Bereichen bestimmt. Bei der Geschwindigkeit der Kondensation von
As2Se) gleich 0,3 μιη/sek beträgt die Dicke des zonenvariablen
Bereiches 1,96 μπι, bei 0,4 μπι/sek — 2,4 μιη, bei
O1S μπΊ/sck — 3,2 μιη. Somit führt die Erhöhung der
Kondensationsgeschwindigkeit zur Erweiterung des zonenvariablen Bereiches.
Man erhält die zonenvariable Struktur As2S3-As2Se3
durch thermische Verdampfung im Vakuum aus zwei Gruppen von Verdampfern bei gleichbleibender Verdampfungsgeschwindigkeit,
konstanter Temperatur der Verdampfer und vorgegebener Geometrie der Anordnung
der Verdampfer untereinander und zur Unterlage.
Bei den Temperaturen der Verdampfer von 370 und 390° C wird die Kondensationsgeschwindigkeit von
0,2 μιη/sek für Verdampfer gewährleistet, die voneinander
in einem Abstand gleich 5 cm und von der Unterlage in einem Abstand gleich 2 cm angeordnet sind. Bei die-
10
sen Parametern erhält man einen zoncnvariablcn Bereich in der Schicht gleich 1,57 μΐη.
Bei Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage wird die Dicke der hergestellten Schichten
sowie die Dicke des zonenvariablcn Bereiches umgekehrt
proportional beeinflußt.
Bei zweifacher Verminderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Unterlage werden in jedem Kondensationsgebiet
doppelt so dicke Schichten erhalten, und der zonenvariable Bereich wird ebenfalls doppelt so
dick. Bei der Erhöhung der Geschwindigkeit der Unterlage nimmt die Dicke der Schichten ab. Für eine Bewegungsgeschwindigkeit
der Unterlage von b mm/sek befindet sich das fünfzigprozentige Verhältnis der Komponenten
des HeteroÜbergangs im zonenvariablen Bereich im Abstand von 0,93 μίτι von der Unterlage über
die Schichtdicke, für die Geschwindigkeit von 3 μπι aber
im Abstand von 1,87 μπι.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es. Hetcrostrukturen
auf ausgedehnten Flächen zu erhalten. Der Prozeß der Herstellung des Endproduktes ist kontinuierlich.
Es ist möglich, die Parameter der erhaltenen Strukturen unmittelbar bei deren Herstellung zu regeln.
Weil der Diffusionsvorgang und die damit verbundene Notwendigkeit der Schaffung von bestimmten Temperaturverhältnissen
vermieden wird, weisen die erhaltenen Strukturen bessere Qualität, gleichmäßigere Verteilung
von Parametern und eine zeitliche Stabilität der Eigenschaften auf.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man zonenvariable Strukturen mit verschiedenen Dicken des
zonenvariablen Bereiches unter gleichzeitiger Regelung seiner Lage über die Dicke der gesamten Struktur.
Nach diesem Verfahren können auch abrupte HeteroÜbergänge durch Anwendung des gleichzeitigen Aufdampfens
von die Struktur bildenden Materialien erhalten werden.
Die Vorrichtung zur Vakuumbedampfung von Halbleiterschichten
enthält einen Bunker 1 (Fig. 1). in den ein vorzerkleinerter und vorkalibriertcr Stoff eingebracht
wird. Im unteren Teil des Bunkers 1 sind Öffnungen 2 ausgeführt, deren Zahl der Anzahl von Verdampfern
3 entspricht, über denen mit Hilfccines Bandtransportmechanismus
4 eine Unterlage bewegt wird, die als
10
15 einer Ebene über den Verdampfern 3 befindet. Die
Drehbewegung wird zur Welle 7 des Dosierers und zur Welle desAntriebs 13 von einem Elektromotor, der außerhalb
der Vakuumkammer angebracht ist. mittels einer Hauptwelle 14 und Zahnrädern 15 übertragen.
Das Antriebswerk der Schirme 12 ist in F i g. 3 dargestellt.
Es enthalt die Welle des Antriebs 13, die mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Welle 7 des Dosiercis
(Fig. 2) rotiert. Auf die Welle des Antriebs 13 (Fig. 3) sind Flachscheiben 16 aufgesetzt, deren Zahl
der Anzahl der Verdampfer 3 (F i g. 2) entspricht und an denen Sektoren 17 mit einem Halbmesser befestigt sind,
der größer als der Halbmesser der Scheibe 16 ist. Der Zentralwinkcl der Öffnung des Sektors 17 ist durch die
Beziehung bestimmt:
worin bedeuten
T/n — die Periode der Ausgangsstoffzuführung zu
den Verdampfern 3 (F i g. 2),
(ι — Zeit des Beginns der Verdampfung von erforderlichen
Fraktionen,
ti — Zeit der Beendigung der Verdampfung von erforderlichen
Fraktionen.
Die Schirme 12 (Fig.3) sind an Haltern 18 befestigt.
jo die als um ihre Achsen drehbare zylindrische Stäbe ausgeführt
sind. An den Haltern 18 sind in der Berührungsebene mit den vorstehenden Sektoren 17 Fähnchen 19
zur Drehung der Schirme 12 angebracht. Auf der anderen Seite der Halter 18 sind Begrenzer 20 angebracht.
JS die den stationären Zustand der Halter 18 mit den Schirmen
12 vorgeben. Die Halter 18 sind mit einer Rückführvorrichtung versehen, die als Feder 21 ausgeführt
ist. deren eines Ende an einer Wand befestigt und deren zweites Ende mit an den Haltern 18 angeordneten Stäbcn22
verbunden ist.
Der Sektor 17 mit dem regelbaren Zentralwinkel λ
(F i g. 4) ist an der Flachscheibe 16 befestigt, in der ringförmige
Schlitze 23,24 vorgesehen sind. An der Scheibe 16 sind mittels Einspannschrauben 25 zwei Stützzipfel
Band 5 gestaltet ist. Durch die Öffnungen 2 wird der 45 26 befestigt, mit deren Hilfe der Zentralwinkel λ der
Ausgangsstoff zu Vertiefungen 6 zugeführt, die in der Oberfläche der rotierenden Welle 7 eines Dosierers ausgeführt
sind und mit den Verdampfern 3 über Leitrinnen 8 in Verbindung stehen. Die Zahl der Vertiefungen 6 in
der Welle 7 des Dosierers entspricht der Anzahl der Verdampfer 3. Die Vertiefungen 6 sind in bezug aufein-
350
ander um einen Winkel gleich -— versetzt, worin π die
Anzahl der Verdampfer 3 bedeutet. Der Molekularöffnung des Sektors 17 vorgegeben wird. Zwischen den
Stützzipfeln 26 sind Zipfel 27 angeordnet, die Kasten 28 aufweisen. In der zusammengebauten Konstruktion ragen
die Rasten 28 in die ringförmigen Schlitze 23 und 24 der Flachscheibe 16 und verhindern die Bewegung der
Zipfel 26,27.
einen auf den Rand des anderen aufläuft, wodurch ein »Fächer« entsteht- An den Rändern wird der »Fächer«
strom aus den Verdampfern 3 zur Unterlage ist durch 55 an die Scheibe 16 durch die Stützzipfel 26 angedrückt,
eine Abschirmung 9 mit einer Heizspirale 10 an deren was die erforderliche Steifikgeit der Konstruktion geAußenseite begrenzt. wahrleistet.
wählt, daß der die Vertiefungen 6 ausfüllende Ausgangs- tiert die als Band 5 ausgebildete Unterlage über Füh-
stoff beim Schütten durch die sich bewegenden Rinnen μ nangsrollen 29, die mit einem Rahmen verbunden sind,
8 auf der Oberfläche der Verdampfer 3 gleichmäßig in dem ein Fenster 31 vorhanden ist, welches das Konverteilt wird. Der Begrenzer 11 des Bunkers 1 ebnet die
Oberfläche des Stoffes in der Vertiefung 6 ein.
Zur Absonderung von vorgegebenen Fraktionen aus dem Molekularstrom sind auf dem Wege des Moleku-
larstromes aus den Verdampfern 3 zur Unterlage Schir-
p g
me 12 (F i g. 2) angebracht, die mit Hilfe der Welle eines
Antriebs 13 in Bewegung versetzt werden, die sich in
densationsgebiet über die Breite und Länge des Bandes
5 für die Stoffe begrenzt, die aus zwei Gruppen der Verdampfer 3 verdampft werden. Am Rahmen 30 ist ein
Schutzschirm 32 angebracht. In das Gebiet 33 der Kondensation der gemischten Molekularströme ist ein vertikaler Schirm 34 eingeführt, der mit einer Vorrichtung
zu seiner Höhenverstellung verbunden ist
Die Einrichtung arbeitet auf die folgende Weise.
Ein zerkleinerter Halbleiterstoff wird in den Hunker I (Fig. 1)eingebracht,das Band5 wird in den Bandtransportmechanismus
4 eingeführt. Man erzeugt das Vakuum, erhitzt die Verdampfer 3 auf die Vcrdampfungsiernperatur
des Stoffes, gibt die Bewegungsgeschwindigkeii des Bandes 5 vor und schaltet den Dosierer ein. Bei der
Drehung der Welle 7 des Dosierers läuft die Verliefung 6 unter der Öffnung 2 im Bunker t durch und der Ausgangsstoff
füllt dieselbe aus. Bei der weiteren Drehung der Welle 7 des Dosierers ebnet der Begrenzer 11 des
Bunkers 1 die Oberfläche des Stoffes in der Vertiefung 6 ein, welcher dann durch die Leitrinnc 8 über die Oberfläche
des jeweiligen Verdampfers 3 verteilt wird. Die Drehgeschwindigkeit der Welle 7 des Dosierers und die
Verdampfungsgesch.windigkeit des Stoffes werden so
gewählt, daß zum Zeitpunkt des Eingangs einer neuen Stoffdosis in den Verdampfer 3 im letzteren praktisch
der ganze Stoff verdampft ist. Hierbei nehmen an der gleichzeitigen Verdampfung alle Verdampfer 3 teil, deren
Anzahl durch die Zahl der Fraktionen im Ausgangsstoff teilbar ist. Durch Aufeinanderfolge und Kreislauf
der Arbeit des Systems Dosierer—Verdampfer 3 wird die Verkleinerung der Verdampfungsfläche des Stoffes
in einem der Verdampfer durch Zugabc des Stoffes in einen anderen Verdampfer 3 ausgeglichen, so daß die
gesamte Verdampfungsfläche konstant bleibt. Infolgedessen wird in der Kondensationszone eine zeitlich konstante
Dichte der Molekularströme sämtlicher Fraktionen gewährleistet, während die Überdeckung der Molekularströme
und die Bewegung des Bandes 5 die notwendigen Bedingungen zur Herstellung von nach ihren
elektrophysikalischen Parametern homogenen Schichten schafft.
Um Schichten mit Extremaleigenschaften zu erhalten, werden auf dem Wege des Molekularstromes aus den
Verdampfern 3 (F i g. 2) zu dem Band 5 die Schirme 12
angebracht. Nach Erreichen eines erforderlichen Unterdrucks in der Vakuumkammer und nach Erhitzung der
lerlage. Nach Verlauf einer Zeil t> seit dem Augenblick
des Eingangs der Stoffportion kommt das Ende des vorstehenden Sektors 17 gegenüber dem Ende des Fähnchens
19 zur Drehung des Schirmes 12 zu stehen, und
r> der Schirm 12 nimmt unter Einwirkung der Rückführfeder
21 die Ausgangsstellung ein und überdeckt den Molekularstrom.
Somit wird ein freier Zutritt des Molekularstromes zur Unterlage von dem Zeitmoment t\ bis zum Zeitpunkt
h nach Gelangen der Stoffportion in den Verdampfer 3 gesichert; in den übrigen Zeitmomenten befinden
sich die Schirme 12 in der Ausgangsstellung und unterbrechen den Molekularstrom. Die überschüssigen
Fraktionen kondensieren an den Schirmen 12 und gelangen nicht auf die Unterlage.
Der Zcntralwinke! λ (Fig.4), der den vorstehenden
Sektor 17 bestimmt, wird ausgehend von den folgenden Erwägungen eingestellt.
Unter kontanten technologischen Bedingungen bleibt
Unter kontanten technologischen Bedingungen bleibt
M die Zeit der vollständigen Verdampfung gleicher Einwaagen
des Stoffes konstant und gleich T. Die Periode T2 der Drehung der Welle 7 des Dosierers (F i g. 1), die
mit der Periode T/n der Stoffzuführung zu den Verdampfern 3 zusammenfällt, wird auf solche Weise eingestellt,
daß die Beziehung Tj > Terfüllt wird. Der Zeitmoment
fi des Verdampfungsbeginns und der Zeitmoment h der Beendigung der Verdampfung von Fraktionen mit
den geforderten Werten des Parameters, beispielsweise der Photoempfindlichkeil, bleiben für die gewählte
Stoffdosis und die vorgegebene Verdampfungstemperatur von Dosis zu Dosis konstant. Angenommen, eine
Stoffdosis gelangt in einen einzelnen Verdampfer 3 im Zcitmoinent i = 0. Der Schirm 12 (Fig.2) muß sich in
der Ausgangsstellung befinden und den Zutritt der
i1") Dämpfe des zu verdampfenden Stoffes zur Unterlage
überdecken. Im Zeitmoment t = fi (Zeit des Beginns der
Verdampfung von erforderlichen Fraktionen) soll sich der Schirm 12 drehen und einen ungehinderten Zutritt
der Dämpfe des Stoffes zur Unterlage freigegeben. In
Verdampfer 3 auf die geforderte Temperatur werden 4o dieser Lage soll sich der Schirm 12 bis zum Zeitmoment
der Bandtransportmechanismus 4 und der Elektromotor t = r2 (Zeit der Beendigung der Verdampfung von erfor-
eingeschaltet, mit dem die Hauptwelle 14 verbunden ist. deriiehen Fraktionen) befinden.
Die Drehung der Hauptwelle 14 wird mit Hilfe der Der Schirm 12 dreht sich, wenn der vorstehende Sek-
Zahnräder 15 zur Welle 7 dos Dosierers und zur Welle tor 17 (Fig. 1) mit dem Fähnchen 19 zur Drehung des
des Antriebs 13 übertragen. Bei der Drehung der Welle 45 Schirmes 12 in Berührung kommt, sobald das Ende des
7 des Dosierers laufen die Vertiefungen 6 unter den Öffnungen 2 im Bunker 1 durch und werden mit dem
Stoff ausgefüllt. Die weitere Drehung der Welle 7 des Dosierers führt dazu, daß der Stoff in die Rinnen 8 gelangt,
durch welche er dann in die Verdampfer 3 geleitet wird. Die Periode des Eintritts des Stoffes in jeden ein-
Sektors 17 gegenüber dem Fähnchen 19 zu stehen kommt; der Halter 18 mit dem Schirm 12 erhält die
Möglichkeit, sich in die Ausgangsstellung zu drehen und den Zutritt der Dämpfe zur Unterlage zu unterbinden.
Die Zeit des Verweilens des Schirms 12 im »offenen« Zustand wird durch die Berührungszeit des vorstehen-
zelnen Verdampfer 3 wird durch die Drehperiode der den Sektors 17 mit dem Drehur.gsfahr.cher, i9 bestimmt
Wll d Di b d ill d ll lih i
Welle 7 des Dosierers vorgegeben und so eingestellt, daß zum Zeitpunkt des Eingangs einer Stoffporlion die
vorhergehende vollständig verdampft ist. Im Augenblick
des Eintritts der Stoffportion in den Verdampfer befindet sich der Schirm 12 in der Ausgangsstellung und
unterbricht den Molekularstrom auf dem Wege aus dem Verdampfer 3 zum Band 5. Nach Verlauf einer Zeit /.,
die den Beginn der Verdampfung von erforderlichen Fraktionen entspricht, nimmt die Welle des Antriebs
(F i g.3) eine solche Stellung ein, daß der Rand des vorstehenden Sektors 17 das Fähnchen 19 zur Drehung des
Schirms 12 berührt und diesen zusammen mit dem Halter 18 und dem Schirm 12 um die Achse dreht. Hierbei
nimmt der Schirm 12 eine zur Zeichnungsebene senkrechte Stellung ein und gewährleistet den Dämpfen des
zu verdampfenden Stoffes einen freien Zutritt zur Un- und soll fi— fi gleich sein.
In der Zeiteinheit dreht sich die Welle des Antriebs
Daraus wird der Zentralwinkel λ (F i g. 4), der den Sektor
bestimmt, gemäß der folgenden Beziehung errechnet:
zusammen mit dem Sektor 17 um einen Winkel-
360° ,
a"^J7n-{
a"^J7n-{
worin bedeuten:
T/n — Periode der Stoffzuführung zu den Verdampfern,
ii — Zeit des Beginns der Verdampfung der erforderlichen
Fraktionen.
h — Zeit der Beendigung der Verdampfung der erforderlichen
Fraktionen
Der Sektor 17 wird auf der Welle des Antriebs 13 solcherweise angeordnet, daB im Augenblick der Stoffzuführung
zu dem betreffenden Verdampfer 3 (F i g. 2) der Zentralwinkel «(Fig.4) zwischen dem Anfang des
Sektors 17 (F i g. 3) und dem Fähnchen 19 zur Drehung des Schirmes 12 der folgenden Größe gleich ist:
360°
Tin
worin bedeuten:
β — Zentralwinkel zwischen dem Anfang des Sektors
und dem Fähnchen zur Drehung des Schirms,
T — Periode der Stoffzuführung zu den Verdampfern,
fi — Zeit des Beginns der Verdampfung der erforderlichen
Fraktionen.
Es bietet sich die Möglichkeit, nur die Fraktionen des zu verdampfenden Stoffes aufzutragen, die die geforderten
Eigenschaften besitzen. Die Wahl verschiedener Zeitintervalle des Verdampfungsprozesses und des Auftragungsbeginns,
die durch die Werte der jeweiligen Größen χ und β vorgegeben werden, gestattet es. Halbleiterschichten
großer Länge mit verschiedenen Werten des gewählten Parameters beim Verdampfen ein und
desselben Stoffeb zu erhalten. Hierbei ergeben sich homogene Schichten, die eine geringe Streuung der Eigenschaften
über die Schichtlänge aufweisen.
Um Halbleiter-Heterostrukturen zu erhalten, werden
die entsprechenden Stoffe in verschiedene Gruppen der Verdampfer 3 (F i g. 5) eingebracht, zwischen denen ein
vertikaler Schirm 34 angeordnet wird, der mit der Vorrichtung 35 zu seiner Höhenverstellung verbunden ist.
Bei dem vollständig gehobenen vertikalen Schirm 34 wird mit der fortschreitenden Bewegung des Bandes S
auf dieses zuerst der Stoff aus den ersten Verdampfern 3 und dann aus den anderen aufgedampft. Somit ist bei
gleichzeitigem Aufdampfen die Herstellung eines abrupten HeteroÜbergangs möglich. Beim Senken des vertikalen
Schirmes 34 mit Hilfe der Verstellvorrichtung 35 wird es möglich, daß der in den ersten Verdampfern 3
befindliche Stoff in die Kondensationszone des Stoffes gelangt, welcher aus den zweiten Verdampfern 3 verdampft
wird und umgekehrt, d. h., es entsteht ein neues Kondensationsgebiet 33, das durch die Vermischung der
Molekularströme von aus den Verdampfern 3 verdampften Stoffen gebildet ist.
In diesem Fall wird der Übergang in der Heterostruktur
nicht abrupt und zwischen den Schichten bildet sich ein Übergangsgebiet mit stetiger Änderung der Zusammensetzung
von einem Stoff zum anderen.
Durch bei der Bedampfung erfolgende Änderung der Höhenlage des vertikalen Schirmes 34 in bezug auf die
Unterlage kann das Gebiet der gemischten Molekularströme vergrößert oder verkleinert werden, und folglich
wird die Dicke des Gebiets des stetigen Übergangs in der Struktur ebenfalls zu- oder abnehmen, was zur Veränderung
der photoelektrischen Eigenschaften der hergestellten Filme führt.
Durch Anordnung des Schirms 34 während der Bedampfung in einer bestimmten Höhe kann man Strukturen
mit den erforderlichen photoclekirischen Eigenschaften
erhalten.
Somit ermöglicht es die erfindungsgemäße Einrichtung,
zonenvariable Strukturen auf ausgedehnten Oberflächen zu erhalten. Es ist die Möglichkeit geschaffen,
Dünnfilmstrukturen verschiedenen Typs zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung gestatten es somit
— eine zeitlich homogene und steuerbare Verteilung in der Kondensationszone von Molekularströmen
sämtlicher Fraktionen, die im Ausgangsstoff enthalten sind, zu erzielen, was die Herstellung von
ihren elektrophysikalischen Parametern homogenen Halbleiterschichten auf langen biegsamen Bändem
5 ermöglicht,
— eine maximale Übereinstimmung der Zusammensetzung der Halbleiterschicht mit der Zusammensetzung
des Ausgangsstoffes bei der Ausnutzung aller Fraktionen des letzteren zu erreichen,
— die Eigenschaften der HaJbleiterschicht zielgerichtet zu verändern, indem ein Teil der Fraktionen aus
der Zusammensetzung des Molekularstromes in der Kondensationszone ausgeschlossen und dadurch
Schichten mit Optimaleigenschaften erhalten werden,
— durch Vermischen der Molekularströme von verschiedenen Ausgangsstoffen in der Kondensationszonc
33 und durch aufeinanderfolgendes Einführen der sich bewegenden Unterlage in die Bereiche der
Molekularströme unterschiedlicher Zusammensetzung sowohl schroffe als auch zonenvariable Heterostrukturen
mit unterschiedlichem Gehall an Schichten in einem einheitlichen Aufdampfzyklus zu schaffen,
— durch verhältnismäßig einfache Methoden das Profil der Energieschwelle in den zonenvariablen
Übergängen zu regeln und Halbleiter-Heterostrukturen verschiedener Zweckbestimmung zu
schaffen.
Außerdem erfordert das Verfahren keine Veränderung und Regelung der vorgegebenen Temperaturzuständc
nach einem komplizierten Programm während des Aufdampfens und ermöglicht es, reproduzierbare
Schichtcnparameterzu gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinreichend billig und wirtschaftlich, weil es gestattet, in einem einheitlichen
technologischen Zyklus große massive Schichten von llalblcilcrüberzügen auf einer biegsamen Grundlage
/ti erhalten, und die Möglichkeit, einzelne Fraktionen
bei der Verdampfung aus/.uschließen, erlaubt es, billige
Ausgangsstoffe mit geringem Reinigungsgrad zu verwenden.
Dank dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bereich der möglichen Anwendungen von anorganischen
Halbleiterstoffen erheblich erweitert. So z. B. wurde es möglich, sie in Systemen der Registrierung der
optischen Information einzusetzen, nämlich solchen wie Photo- und Filmkameras, in Einrichtungen zur Auf-
bo zeichnung mittels Licht- und Laserstrahl auf ein sich kontinuierlich bewegendes Band. Bei allen diesen und
ähnlichen Systemen ist eine hohe Homogenität der elektrophysikalischen Parameter der Halbleiterschicht
auf der gesamten Bandlänge erforderlich.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zum Molekular-Aufdampfen aus π
auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes eines Ausgangsstoffes erhitzten Verdampfern, die periodisch jeweils mit einer Menge des Ausgangsstoffes beschickt werden, die zur gleichmäßigen Bedekkung der Arbeitsfläche dieses Verdampfers notwendig und zur vollständigen Verdampfung während einer Zeit Γ ausreichend ist, wobei von den beschickten Verdampfern gleichzeitig unter Überdeckung
der Molekularströme verdampft wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zum fraktionierenden Aufdampfen von Halbleiterschichten die erhitzten
Verdampfer in Intervallen T/n — wobei η durch die Zahl der Hauptfraktionen des Ausgsngsgcmischs
teilbar ist — während einer Zoit beschickt werden, die diese Intervalle jeweils um das 10- bis I5fache
unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Molckularstrom für eine bestimmte Zeit unterbrochen wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ausbildung einer HeteroStruktur die Unterlage kontinuierlich bewegt wird,
die Fraktionen in verschiedene, durch einen vertikalen Schirm (34) voneinander getrennte Gruppen von
Verdampfern eingebracht werden und der Schirm (34) auf eine bestimmte Höhe eingestellt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3. mil einem Bandtransportmechanismus (4) zum Bewegen der Unterlage
(5), η erhitzten Verdampfern (3). einem Bunker (1) für den Ausgangsstoff und einer Einrichtung zum
Beschicken der Verdampfer mit Ausgangsstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Bunkers
(1) π öffnungen aufweist und darunter eine Welle (7)
mit η Behältern (6) angeordnet ist, an die sich η Leitrinnen (8) entsprechend dem Abstand der Verdampfer (3) anschließen, wobei die Behälter (6) der Welle
(7) um einen Winkel gleich 360°In gegeneinander versetzt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über den Verdampfern (3) Schirme (12)
angebracht sind, die mit der Welle (7) kinematisch verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme (12) mittels mit Rückführeinrichtungen versehenen Haltern (18) an der Welle
(13) drehbar angeordnet sind, wobei auf die Welle (13) in der Ebene der Berührung mit den Haltern (18)
Sektoren (17) mit einem einstellbaren Zentralwinkcl λ und einem Halbmesser aufgesetzt sind, der größer
als der Halbmesser der Welle (13) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren (17) mit dem einstellbaren
Zentralwinkel tx als Zipfel (26; 27) ausgestaltet sind, die im ringförmigen Schlitz (24) einer Flachscheibe
(16) befestigt sind, und der Zentralwinkel λ des Sektors (17) durch die Beziehung λ = 360° (I2-U)I(TZn)
bestimmt ist, worin (T/n) = Zeit für die Beschickung des Verdampfers mit Ausgangsstoff, /ι und f >
Beginn bzw. Ende der Verdampfung bestimmter Fraktionen bedeuten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung als Feder (21) ausgeführt ist, deren Enden an der Welle (18)
und am Gehäuse befestigt sind, und daß ein Begrenzer (20) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten
Verdampfern (3) ein vertikaler Schirm (34) angeordnet ist, der mit einer Höhenverstelleinrichtung (35)
versehen ist
Priority Applications (2)
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DE2916080A DE2916080C2 (de) | 1979-04-20 | 1979-04-20 | Verfahren zum Molekular-Aufdampfen von Halbleiterschichten und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
FR7912120A FR2456144A1 (fr) | 1979-04-20 | 1979-05-11 | Procede et dispositif pour la deposition de couches de semi-conducteurs par evaporation sous vide |
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Also Published As
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