175084. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető anyagokon vékony rétegek kialakítására alkalmas oldatok előállítására
hajlamuk miatt csak nagy elővigyázatossággal kezelhe tők. Egy további, a laboratóriumi gyakorlatban használt eljárással szintén félvezető anyagok adalékolására — például foszfor-adalékolásra — alkalmas oldatok állíthatók elő. Az eljárás értelmében úgy járnak el, hogy a tetraetoxi-s/.Uánhoz valamely lúdrofil szerves oldószert, például etilalkoholt és vizet adnak. A tetraetoxi-szilánt megközelítőleg 20 súly% mennyiségben alkalmazzák, míg a víz mennyisége 7 mól, 1 mól tetraetoxi-szilánra számítva. A megadott komponensek elegyítése után az oldatot a tetraetoxi-szilán hidrolíziséhez elegendő ideig állni hagyják. Ezután az érlelt oldathoz hozzáadják az adalékanyagot, például ortofoszforsavat, amely egy a félvezető eszközök kialakítása során használt diffúziós lépéshez szükséges donor vagy akceptor adalékot tartalmaz. A filmképző oldatból a rétegkialakítás a következőképpen történik: a) az oldatból legfeljebb 1 ml-t centrifugára felszerelt, forgó félvezető szeletre pipettáznak. Az oldat felvitele történhet porlasztással vagy valamely más ismert módon; b) a vékony réteggel bevont félvezető szeletet levegőn, 600—650 °C hőmérsékleten 30 másodpercig hőkezelik. A hőkezelés hatására az ortokovasav és az ortofoszforsav polimer észtere bomlása következtében foszforszilikát-üveg alakul ki, amely foszfor diffúziós forrásként szolgál. A nyert vékonyrétegek vastagsága (0,1-0,3 Mm tartományban) a centrifuga forgási sebességének és a filmben levő adalékolóanyag mennyiségének változtatásával - ami az oldatban az adalékolóanyag-koncentrációval áll összefüggésben - állítható be. A kapott réteget diffúziós forrásként alkalmazzák az n-p-n-tranzisztor-szerkezetek előállítása során a bázisrétegben és elválasztórétegben végrehajtott diffúzióhoz, tranzisztorok érintkezési tartományában utódoppolásához és félvezető készülékek előállításánál más diffúziós folyamatokban. Ha a hidrolizátumhoz viszonylag nagy mennyiségben foszforsavat adnak az oldat komponensei erőteljes kémiai bomlásnak indulnak, ezáltal az oldat felmelegedik és a hőfejlődés által a tetraetoxi-szilán polikondenzációja és hidrolízise egy nagyságrenddel vagy többel felgyorsul. Ennek következtében gyorsan nő az oldat viszkozitása és felhasználhatóságának ideje erősen csökken. Ezek az oldatok 2-3 napig használhatók fel, miáltal ipari felhasználásuk lehetősége gyakorlatilag kizárt. A gyorsan változó viszkozitású oldatok felhasználása a félvezető technológiában nem biztosítja eléggé a kapott foszforszilikát-rétegek (a vastagságtól és az adalékolóanyag koncentrációjától függően) és ennélfogva a diffúziós szerkezetek elektrofízikai paramétereinek reprodukálhatóságát. Az ismertetett eljárással kapott oldatok felhasználása viszonylag vastag egyenetlen rétegek előállításához vezet, melyek levegőn való tárolásnál gyakran zavarossá válnak, a diffúziós izzításnál leválnak vagy megrepedeznek. Ennek megfelelően rosszabbodnak a készülék paraméterei és csökken a használható készülékek száma. 3 Ezenkívül az ismert oldatok előállítási folyamata két lépésből áll, amelyek egymás után néhány nap eltolódással következnek, ami a szóbanforgó oldatok nagyüzemi előállítását kedvezőtlenül befolyásolja. A találmány célja a felsorolt hátrányok kiküszöböl lése. A találmány feladatául tűztük ki eljárás kifejlesztését, amellyel lehetővé válik olyan vékonyrétegek kialakítására alkalmas oldatok előállítása, amelyek előnyösen lineáris konfigurációjú polisziloxánláncot tartalmaznak, ami lehetővé teszi, hogy az oldatokban lényegesen csökkenjen a strukturálási folyamat, az oldatok stabilitása nagyobb legyen, javuljanak a szóbanforgó oldatok felhasználásával kapott diffúziós szerkezetek elektrofízikai paraméterei és javuljon a félvezető-anyagra leváló rétegek minősége. A feladatot a találmány értelmében úgy oldottuk meg, hogy hidrofil szerves oldószerként dioxánt 4:1-12:1 arányban vízzel elegyítünk, ügyelve, hogy az elegy hőmérséklete ne emelkedjék 25 °C fölé, az elegyhez adalékanyagként ortofoszforsavat adunk, a kapott elegyet lehűtjük +3 °C-ra, hozzáadunk az elegyben levő víz 1 móljára számítva 3—5 mól tetraalkoxi-szilánt, majd kívánt esetben 0,005—0,04 mól/liter sósavat. Az eljárás újdonsága a komponensek mennyiségi arányában, ezen belül elsősorban a víz és tetraalkoxiszilán egymáshoz viszonyított arányában rejlik. Ez az arány a találmányhoz legközelebb álló ismert megoldás szerint 7:1, míg a találmány szerint 3-5:1. A találmány előnyei elsősorban a fenti két tényező együttes hatásának tulajdoníthatók. A javasolt eljárással lehetővé válik, hogy magas koncentrációban ortofoszforsavat tartalmazó stabil rétegképző oldatokat nyerjünk. Ily módon az oldat tárolhatósága 1—12 hónap, mialatt biztosított a diffúziószerkezet paramétereinek reprodukálhatósága. Az oldatokból leválasztott filmek vastagságát és a szennyező anyag koncentrációját figyelembe véve egyenletesek. A hőkezelést követően nem jelentkeznek repedések, ami a félvezető anyagra leválasztott filmek jó adhézióját bizonyítják. A tetraalkoxiszilán előzetes hidrolízisét kiküszöböljük, ennélfogva a javasolt eljárás technológiája kedvezőbb és jobban alkalmazható a termelésben. A javasolt oldat jobb tárolhatósága céljából a találmány szerint a tetraalkoxi-szilánt célszerűen legfeljebb 3 °C-ra lehűtött, dioxánt, vizet, szennyező anyagot tartalmazó elegyhez adjuk. A találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási módjának lényege, hogy a tetraalkoxi-szilán beadagolását követően az elegyhez pótlólag 0,005—0,04 mól/1 mennyiségben sósavat adunk, ami egyúttal lehetővé teszi, hogy növeljük a találmány szerint kapott oldat stabilitását. A találmány további célja és előnye a következőkben részletezett leírásrészből és kiviteli példákból látható. Azt találtuk, hogy a vékonyrétegek kialakítására szolgáló oldat kiindulási komponensei összekeverési sorrendjének és a tetraalkoxi-szilán és víz mólarányának megváltoztatásával lehetővé válik, hogy az ismert eljárások hátrányait kiküszöböljük. Ezt, mint már említettük, oly módon érjük el, hogy 1 mól komponensre, a tetraalkoxi-szilánra számítva 3—5 mól vizet ve4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
