PL62959B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.XII.1969 (P 137 452) 25.VI.1971 62959 KI. 21 g, 11/02 MKP H 011,7/00 Twórca wynalazku: Maciej Oszwaldowski Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Elektroniki, Warszawa (Polska) Sposób wytwarzania cienkich warstw zwiazków pólprzewodnikowych i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkich warstw zwiazków pólprzewodnikowych, zwla¬ szcza zwiazków grupy III i V ukladu periodycznego pierwiastków, takich jak na przyklad antymonek indu, arsenek indu lub inne ogólne oznaczane symbolem A111 BV oraz urzadzenie do stosowania tego* sposobu.Cienkie warstwy pólprzewodnikowe stosowane w elektronice na przyklad do wytwarzania obwodów sca¬ lonych musza odznaczac sie duza jednorodnoscia skladu chemicznego, która warunkuje uzyskanie duzej ruchli¬ wosci nosników pradu, niezbednej do dzialania niektó¬ rych przyrzadów pólprzewodnikowych.Przy bezposrednim naparowaniu wiekszosci zwiaz¬ ków w procesie parowania zachodzi dysocjacja, a po¬ niewaz zdysocjowane skladniki róznia sie cisnieniem par, z reguly nastepuje parowanie frakcyjne i uzyskane tym sposobem cienkie warstwy wykazuja niejednorodny sklad chemiczny.W przypadkach gdy naparowywanie jest dokonywane na nagrzane podloze, co w wiekszosci przypadków wa¬ runkuje duza ruchliwosc nosników pradu, wówczas oprócz niejednorodnego skladu chemicznego naparowa- ne cienkie warstwy moga zawierac mniej skladników bardziej lotnych na skutek ich powtórnego odparowa¬ nia z rozgrzanego podloza.Celem ominiecia trudnosci zwiazanych z dysocjacja i parowaniem frakcyjnym zwiazków stosuje sie sposób naparowania zwiazku ze skladników umieszczonych w oddzielnych zródlach parowania, jak na przyklad napa¬ rowywanie indu i antymonu z oddzielnych zródel, z 15 20 25 30 których kazde jest utrzymywane w innej temperaturze parowania, na podloze nagrzane do takiej temperatury, w której uzyskuje sie prawidlowy sklad stechiometrycz- ny naparowanego zwiazku.Sposób ten znany pod nazwa „metody trzech tempe¬ ratur" ma te niedogodnosc, ze wymaga dokladnego utrzymywania temperatury obydwóch zródel parowania w bardzo waskich granicach, co w praktyce nastrecza wiele trudnosci.Innym sposobem naparowywania cienkich warstw zwiazków jest sposób parowania wybuchowegoi, polega¬ jacy na sukcesywnym dostarczaniu sproszkowanego zwiazku, malymi partiami, do pieca parowniczego utrzymywanego w temperaturze umozliwiajacej wybu¬ chowe odparowanie kazdej dostarczonej partii proszku przed wrzuceniem nastepnej.W ten sposób kazda mala partia materialu zostaje odparowana oddzielnie, przez co zmniejsza sie stopien dysocjacji i zapobiega sie naparowywaniu na podloze warstwy skladajacej sie z kolejno odlozonych frakcji parujacego materialu. Warstwy naparowane tym sposo¬ bem wykazuja pozadany jednorodny sklad chemiczny.W porównaniu ze sposobem naparowywania zwanym metoda trzech temperatur w sposobie naparowywania wybuchowego nie mozna regulowac skladu chemiczne¬ go par w procesie naparowywania i sklad par jest okre¬ slony skladem sproszkowanego materialu wyjsciowego dostarczonego do pieca.Stanowi to istotny niedostatek sposobu parowania wybuchowego, poniewaz cienkie warstwy pólprzewodni- 6295962959 3 4 ków o symbolu A111 BV 0 duzej ruchliwosci nosników pradu uzyskuje sie przez naparowanie na podloze utrzymywane w temperaturze bliskiej punktu topnienia zwiazku. Jednakze przy nagrzaniu podloza do tak wy¬ sokiej temperatury równiez przy wybuchowym naparo- waniu wystepuje zjawisko powtórnego odparowania z podloza skladnika lotniejszego.W zwiazku z tym zachodzi koniecznosc obnizenia temperatury podlozy .ponizej optymalnej temperatury zapewniajacej dla danego zwiazku duza ruchliwosc nos¬ ników pradu, celem uzyskania prawidlowego: skladu che¬ micznego, wskutek czego cienkie warstwy pólprzewodni¬ ków typu A111 Bv uzyskiwane za pomoca naparowania wybuchowego wykazuja mniejsza ruchliwosc nosników niz warstwy uzyskiwane przy wykorzystaniu metody trzech temperatur.Istotna czescia aparatury przeznaczonej do naparowy¬ wania wybuchowego jest mechanizm dostarczajacy pro¬ szek do pieca parowniczego. Mechanizm ten sklada sie na ogól ze zsypu wykonanego na przyklad w postaci pochylonej rynienki umieszczonej nad piecem parowni- czym i pobudzanego mechanicznie do drgan przez ela¬ styczny przepust prózniowy za pomoca wibratora me¬ chanicznego umieszczonego na zewnatrz aparatury próz¬ niowej. Proszek umieszcza sie bezposrednio w zsypie, z którego na skutek drgan sukcesywnie opada do pieca parowniczego. Rozwiazanie to nie zapewnia ciaglego i jednorodnego dostarczania proszku do pieca parowni¬ czego.Innego typu rozwiazanie stanowi mechanizm wyko¬ nany w postaci slimacznicy, której drgania wywolane sa przez elektromagnes umieszczony wewnatrz aparatury prózniowej.Mechanizmy tego rodzaju, ze wzgledu na duze wy¬ miary, sa stosowane w aparaturach prózniowych o du¬ zych komorach prózniowych i duzych szybkosciach pompowania.Osobna grupe rozwiazan konstrukcyjnych stanowia mechanizmy dostarczajace proszek zawierajace napedy zegarowe lub silniki elektryczne, umieszczane wewnatrz aparatury prózniowej. Sa one skomplikowane L dzialaja na ogól zawodnie, glównie z powodu niemoznosci za¬ stosowania smarów w czesciach tracych.Celem wynalazku jest uzyskanie cienkich warstw pólprzewodnikowych zwiazków typu A111 Bv o duzej ruchliwosci nosników pradu z pominieciem niedogod¬ nosci znanych sposobów.Cel ten osiagnieto przez opracowanie sposobu wy¬ twarzania cienkich warstw zwiazków pólprzewodniko¬ wych, polegajacego na tym, ze dokladnie sproszkowany zwiazek typu A111 Bv oraz dokladnie sproszkowany pierwiastek grupy V wchodzacy w sklad tego zwiazku przesiewa sie oddzielnie przez sita zapewniajace uzyska¬ nie granulacji w granicach 100-J-200 mikronów, po czym miesza sie ze soba w okreslonym stosunku i wsy¬ puje sie do zbiornika podajnika, który umieszcza sie w prózni, po czym zmieszany material doprowadza sie do¬ kladnie odmierzonymi partiami do pieca parowniczego utrzymywanego w temperaturze umozliwiajacej wybu¬ chowe odparowanie tego materialu.Ilosc pierwiastka grupy V dodawanego do zwiazku podczas mieszania zalezy od preznosci par skladników uzytego zwiazku oraz od temperatury podloza, na któ¬ rym osadzana jest warstwa. Im wyzsza jest temperatura podloza oraz im wieksza jest róznica preznosci par pierwiastków III i V grupy ukladu okresowego wcho¬ dzacych w sklad zwiazku, tym bardziej nalezy wzboga¬ cic mieszanine w pierwiastek grupy V, aby otrzymac na podlozu stechiometryczna warstwe tego zwiazku. 5 Na przyklad dla uzyskania warstwy antymonku indu o prawidlowym skladzie stechiometrycznym, narusza¬ nym przez powrotne odparowanie antymonu z podloza, w temperaturze podloza w granicach 470°C-^500°C na¬ lezy dodac do antymonku indu okolo 30%—50% wago¬ wo antymonu i wprowadzic do pieca parowniczego o temperaturze okolo 1200°C.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku sklada sie z umieszczonego wewnatrz urzadzenia próz¬ niowego podajnika wykonanego w ksztalcie rurki usy¬ tuowanej poziomo, zwezonej i wygietej przy jednym koncu, a przy drugim koncu zaopatrzonej w umieszczo¬ ny nad nia zbiornik o ksztalcie lejka, którego wylot jest oddzielony sitem od wlotu rurki, przy czym rurka wraz ze zbiornikiem jest osadzona w uchwycie zaopa¬ trzonym w ulozony poziomo i ulozyskowany obrotowo wydluzony pret z metalowa przeciwwaga umocowana na koncu preta w ten sposób, ze przeciwwaga znajduje sie w poblizu niemagnetycznej scianki urzadzenia próznio¬ wego, w miejscu w którym na zewnatrz scianki znaj¬ duje sic rdzen elektromagnesu zasilanego pradem prze¬ miennym albo pradem przerywanym, oddzialywajacy na te przeciwwage.Budowe urzadzenia wedlug wynalazku wyjasniono na zalaczonym rysunku, na którym uwidoczniono urzadze¬ nie w przekroju podluznym.Podajnik 2 wykonany w ksztalcie wygietej rurki, któ¬ rej wylot jest umieszczony powyzej parowniczego pie¬ ca 1, jest polaczony ze zbiornikiem 3 proszku, w któ¬ rym jest umieszczone sito 4. Podajnik 2 jest osadzony w uchwycie 5 zaopatrzonym w pret 6 osadzony obro¬ towo na czopie 7. Na koncu preta 6 jest umieszczona magnetyczna przeciwwaga 8 usytuowana w poblizu nie¬ magnetycznej scianki 9 urzadzenia prózniowego, a na zewnatrz scianki 9 znajduje sie rdzen 10 elektromagne¬ su, który w przypadku zasilania go pradem przemien¬ nym lub przerywanym oddzialuje na przeciwwage 8.Ze wzgledu na prace urzadzenia w wysokiej tempe¬ raturze w prózni, poszczególne zespoly urzadzenia mu¬ sza byc wykonane z materialów trudno topliwych i nie powodujacych zanieczyszczenia prózni, na przyklad ze stali kwasoodpornej. Przeciwwaga musi byc wykonana ze stali magnetycznej.Dzialanie urzadzenia jest nastepujace: rdzen 10 elek¬ tromagnesu zasilanego pradem przemiennym albo prze¬ rywanym przyciaga lub odpycha przeciwwage 8, czym wywoluje wahliwy ruch preta 6 osadzonego obrotowo na czopie 7. Ruch preta 6 powoduje ruch drgajacy po¬ dajnika 2 i zbiornika 3, który powoduje przesuwanie sie proszku ze zbiornika 3 do wylotu rurki podajnika 2 i opadanie proszku do parowniczego pieca 1.Amplitude ruchu drgajacego podajnika reguluje sie przez regulacje polozenia rdzenia elektromagnesu wzgle¬ dem przeciwwagi oraz przez regulacje wielkosci pradu doprowadzanego do elektromagnesu. W ten sposób re¬ guluje sie w szerokich granicach bardzo dokladnie szybkosc zsypywania proszku do pieca parowniczego.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia równomier¬ ne dostarczanie proszku do pieca parowniczego dowol¬ nie malymi partiami, przy wybranej szybkosci, co umo¬ zliwia uzyskanie cienkich warstw zwiazków typu A111 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6062959 BV, jak na przyklad warstw antymonku indu, arsenku indu, antymonku galu, arsenku galu i innych, wykazu¬ jacych duza jednorodnosc skladu chemicznego i duza ruchliwosc nosników pradu.W porównaniu ze znanymi urzadzeniami, w których do dostarczania proszku do pieca parowniczego stosuje sie rynienke lub slimacznice, o wylocie umieszczonym nad piecem parowniczym, urzadzenie wedlug wynalazku ma te zalete, ze podajnik moze byc umieszczony nieco z boku, poza obrysem pieca parowniczego, wskutek czego nie jest poddawany dzialaniu parujacych mate¬ rialów i nie zaklóca procesu naparowywania. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania cienkich warstw zwiazków pólprzewodnikowych, zwlaszcza zwiazków typu A111 BV } znamienny tym, ze dokladnie sproszkowany zwia¬ zek typu A111 Bv oraz dokladnie sproszkowany pier¬ wiastek grupy V wchodzacy w sklad tego zwiazku prze¬ siewa sie oddzielnie przez sita zapewniajace uzyskanie granulacji w granicach 100—200 mikronów, po czym 15 20 miesza sie ze soba w okreslonym stosunku i wsypuje sie do zbiornika podajnika, który umieszcza sie w prózni, po czym zmieszany material doprowadza sie dokladnie odmierzonymi partiami do pieca parowniczego utrzymy¬ wanego w temperaturze umozliwiajacej wybuchowe od¬ parowanie tego materialu.

2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1 znamienne tym, ze sklada sie z umieszczonego, wewnatrz urzadzenia prózniowego podajnika (2) wykonanego w ksztalcie rurki usytuowanej poziomo, zwezonej i wy¬ gietej przy jednym koncu, a przy drugim koncu zaopa¬ trzonej w umieszczony nad nia zbiornik (3) o ksztalcie lejka, którego wylot jest oddzielony sitem (4) od wlotu rurki, przy czym rurka wraz ze zbiornikiem (3) jest osadzona w uchwycie (5) zaopatrzonym w ulozony po¬ ziomo i ulozyskowany obrotowo wydluzony pret (6) z metalowa przeciwwaga (8) umocowana na koncu preta w ten sposób, ze przeciwwaga znajduje sie w poblizu niemagnetycznej scianki (9) urzadzenia prózniowego, w miejscu, w którym na zewnatrz scianki znajduje sie rdzen (10) elektromagnesu zasilanego pradem przemien¬ nym albo pradem, przeiywainym, oddzialywajacy na te przeciwwage. PL PL