175084. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető anyagokon vékony rétegek kialakítására alkalmas oldatok előállítására
5 175084 szünk, miután tapasztalataink szerint az oldatban ennélfogva lelassul a polikondenzáció (az oldat hosszabb tárolása esetén). Javasoljuk továbbá hidrofil szerves oldószerként egy nem poláros (kissé poláros) hidrofil oldószer, a dioxán alkalmazását. Ez az oldószer az ddat komponenseivel gyakorlatilag nem reagál és nem vesz részt polikondenzációs reakcióban, ami, mint az előzőekben rámutattunk, biztosítja a kapott oldat stabilitását. Továbbá javaslatunk a találmány értelmében az oldathoz sósav hozzáadása, ami a polikondenzációs reakciót lelassítja és ezáltal az oldatot stabilizálja. Az oldat komponensei összekeverési sorrendjének megváltoztatása abban áll, hogy az ortofoszforsavat a hidrofil nem poláros szerves oldószerhez, a vizes dioxánhoz adjuk, így az ortofoszforsavat nagymértékben hígítjuk az oldószerrel. Ezáltal az oldat homogénebb lesz éa reagáló komponensek koncentrációja a térfogaton belül kiegyenlítődik. Az elegy hőmérsékletének legfeljebb 3 °C-ra való lehűtése a tetraalkoxiszilán beadagolása előtt azért szükséges, mivel ily módon csökkenthető az elegy önfelmelegedése, ami a kapott oldat polikondenzációs sebességét lelassítja és így az oldat stabilitását növeli. A találmány szerinti változtatások az ismert eljárásokhoz képest a tetraalkoxi-szilán hidrolitikus polikondenzációjának lejátszódására irányulnak szigorúan ellenőrizhető körülmények között. Tehát célunk az volt, hogy az oldatban a háromdimenziójú polisziloxán-láncok képződését megakadályozzuk, mivel ezek gyorsan térháló szerkezet kialakulásához vezetnek. A javasolt eljárással a polisziloxán-láncok elágazási hajlamát csökkentjük és gyakorlatilag teljesen leblokkoljuk a láncok térhálósodását, ugyanakkor a lineáris láncok képződésének lehetősége megmarad. Ezek a lineáris láncok hosszúságban jobban növekednek, mint térben. Mint ismeretes azokban az oldatokban, amelyeket az ismert eljárásokkal készítenek, gyorsan megindul minden irányban (az alkalmazott poláris oldószer molekulájának beépítésével) a polisziloxán-láncok növekedése. Éppen ez a tény okozza az oldat viszkozitásának növekedését, ami az oldat stabilitását, különösen magas ortofoszforsav-koncentráció mellett, csökkenti és ebből következően csökken a diffúziós szerkezet paramétereinek reprodukálhatósága. A találmány szerinti eljárást az alábbiak szerint hajtjuk végre: Valamely nem poláros oldószert, például dioxánt vízzel összekeverünk, 1 mól tetraalkoxi-szüánra 3-5 mól vizet számítva. Emellett a víz koncentrációja az oldatban a tetraalkoxi-szilán koncentrációjától függően 1,5 és 7,5 mól/1 között mozog. 1,5 mól/l-nél kisebb mennyiségű víz nem elég ahhoz, hogy a hidrolízis teljes mértékben lejátszódjon, még 7,5 mól/l-nél nagyobb mennyiségű víz a viszkozitás növeléséhez és ezzel az oldat stabilitásának csökkenéséhez vezet. Az oldószerből és vízból álló elegyhez a technológiai utasításoknak megfelelő mennyiségű ortofoszforsavat (d!*0 = 1,69) adunk. A félvezető készülékek előállítása során az emitterdiffúziós technológiai lépésben olyan vékonyréteg képző oldatokat alkalmazunk, melyek az ortofoszforsavat 0,36—1,28, előnyösen 0,57—0,86 ortofoszforsav/tetraalkoxi-szilán mólarányban tartalmazzák. Az ortofoszforsavas vizes-szerves oldószeres elegyet célszerűen jeges vízzel olyan hőfokra hűtjük le, hogy az oldat önfelmelegedése a tetraalkoxi-szilán hozzáadására kiegyenlítődjön és az oldat hőmérséklete az összekeverést követően ne emelkedjen 25 °C fölé, mivel ebben az esetben a hidrolitikus polikondenzáció reakciósebessége erősen nő. A hűtés konkrét hőmérséklete függ az alkalmazott oldószer térfogatától és a hőcsere körülményeitől. Azonban az elegy hőmérséklete a tetraalkoxi-szilán hozzáadása előtt a 3 °C-t nem haladhatja meg. A lehűtött, ortofoszforsavat tartalmazó vizes-szerves oldószeres elegyhez a hűtés megszakítása nélkül tetraalkoxi-szilánt, például tetrametoxi-, tetraetoxivagy tetrapropoxiszilánt adunk. A tetraalkoxi-szilán koncentrációja az oldatban igényelt rétegvastagságtól függően 0,4-1,5 mól/1 között lehet. 0,4 mól/l-nél kisebb koncentráció esetén a hidrolízis folyamata lassan halad előre és hosszú ideig tart, míg az ilyen oldatokból jó minőségű réteget kapnak. Ezenkívül vékony porózus rétegeket a technológiában gyakorlatilag nem alkalmaznak. 1,5 mól/l-nél nagyobb koncentráció esetén az oldat stabilitása erősen lecsökken és a rétegek jellemző értékei is rosszabbodnak. A tetraalkoxi-szilán és az oldat más komponenseinek összekeverése után az oldat térfogatát dioxánnal (szobahőmérsékleten) jelzésig töltjük és ezután 0,005-0,04 mól/1 mennyiségben sósavat (dl0 * 1,19) adunk hozzá. A sav mennyisége függ a tetraalkoxiszilán és a víz koncentrációjától az oldatban. A megadott koncentráció-tartomány egyrészt biztosítja az oldat stabilitását, másrészt nem rontja a levált filmek minőségét (a savfölösleg gátolja a rétegek oldatból való leválasztását, valamint csökkenti a réteg adhézióját és szilárdságát). A kész oldatot a szűrést követően hermetikusan csomagolva tárolják. A találmány szerinti eljárással kapott oldat az alábbi előnyökkel rendelkezik: Az oldatban csökken a víztartalom, a poláros oldószert nem poláros oldószer helyettesíti, stabilizátorként sósavat alkalmazunk, továbbá a folyamat feltételeinek és a keverési sorrend megváltoztatása lehetővé teszi, hogy olyan foszforsav-tartalmú, vékonyréteg kialakítására alkalmas oldatot kapjunk, melynek viszkozitása igen lassan, egy szűk tartományon belül változzon. Ez az oldatok stabilitásának lényeges növeléséhez vezethet. A tárolhatóság időtartama, amely alatt biztosítható az oldat diffúziós szerkezet paramétereinek reprodukálhatósága, 3 hónap, magas ortofoszforsavkoncentráció mellett is. A diffúziós rétegek elektrofizikai tulajdonságainak reprodukálhatósága az egész tárolási idő alatt megfelelően magas. A diffúziós réteg R, specifikus felületi ellenállásának szórása az egyik folyamattól a másik folyamatig ±5%. Az oldatokból leváló rétegek a vastagság és az adalékanyag koncentrációját tekintve egyenletes minőségűek, a hőkezelést követően felületük nem repedezik. A repedések hiánya az adhézió növekedésére és a kapott oldat jó be vonóképességére utal. A sűrűség nő, amit az bizonyít, hogy a filmben nincsenek átmenő pórusok. 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
