Стекло для получения тонкопленочных покрытий

Стекло для получения тонкопленочных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к составам бесщелочных диэлектрических стекол с низким коэффициентом линейного термического расширения и предназначено для применения в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для получения тонкопленочных защитных стеклянных покрытий на кремниевых полупроводниковых устройствах (тиристоры, диоды, транзисторы). С целью повышения водостойкости тонкопленочных защитных покрытий стекло для получения тонкопленочных покрытий на кремниевых полупроводниковых изделиях содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:SIO<SB POS="POST">2</SB> 45-50

AI<SB POS="POST">2</SB>O<SB POS="POST">3</SB> 5-15

MGO 15-18

SRO 1-9

BAO 1-9

TIO<SB POS="POST">2</SB> 1-8

MNO 5-20. Стеклопокрытия обладают ТКЛР = (41-47)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-7</SP> град<SP POS="POST">-1</SP>, водостойкостью (% потери массы при нахождении в дистиллированной воде при 18°С) в течение 4 сут 1,5-2

6 сут 3,5-5

10 сут 7-10

20 сут 18-22. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (511 4 С 03 С 3/085

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHFblTHSIM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4374483/23-33 (22) 04.02.88 (46) 07.11.89. Бюл.М9 41 (71) Институт общей и неорганической химии АН БССР и Производственное, объединение "Электромодуль" (72) Г.В.Бычко, В.А.Грожик, Л.Г.Xîäский, Г.А.Забила, В.Б.Литвиненко и Г.М.Поливода (53) 666.112.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 268615, кл. С 03 С 3/087, 1969.

Авторское свидетельство СССР

1(579241, кл. С 03 С 3/087, 1976. (54) СТЕКЛО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к составам бесщелочных диэлектрических стекол с низким коэффициентом линейного термического расширения и предназначено

Изобретение относится к составам бесщелочных диэлектрических стекол с низким коэффициентом линейного термического расширения и прецназначено дпя применения в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для получения тонкопленочных защитных стеклянных покрытий на кремниевых полулроводниковых уст-. ройствах (тиристоры, диоды, транзисторы).

Целью изобретения является повышение водостойкости тонкопленочных защитных стеклопокрытий на кремнии.

2 для применения в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для получения тонкопленочных защитных стеклянных покрытий на кремниевых полупроводниковых устройствах (тирнсторы, диоды, транзисторы). С целью повышения водостойкости тонкопленочных защитных покрытий стекло для получения тонкопленочных покрытий на кремниевых полупроводниковых изделиях содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7: SiO

45-50; А1 0 5-15; MgO 15-18; SrO

1-9; ВаО 1-9; TiO 1-8; МпО 5-20.

Стеклопокрытия обладают ТКЛР = (4147) 10 град, водостойкостью (Е

-т — 1 потери массы при нахождении в дистил0

JIHpoBBHHoH воде при 18 С) в течение

4 сут 1,5-2; 6 сут 3,5-5; 10 сут 10;

20 сут 18-22. 2 табл.

В качестве исходных компонентов используют кварцевый песок, оксиды алюминия, титана и марганца (II), карбонаты магния, стронция и бария марок x,÷.. и о.с.ч.

В табл.1 приведены составы предлагаемых стекол.

Исходные компоненты отвешивают в соответствии с заданным составом и смешивают, синтезируют стекла при

1450 С. Выработку их осуществляют в виде гранулята, который измельчают и отсеивают фракцию стекла размером зерен 90-200 мкм. Полученный порошок

1520029

20 стекла используют для формирования стеклопленок методом термического испарения в вакууме с применением резистивного испарителя, При использо- вании электронно-лучевого испарителя 1

5 из гранулята стекла после его повторного расплавления изготавливают методом отливки стеклянную шайбу, соответствующую форме тигля. электронно-лу- 0 чевого испарителя.

Пример (состав 2). Взвешивают следующие компоненты, r:

Диоксид кремния 90,0

Оксид алюминия 20,0

Оксид титана 12,0

Оксид марганца (ХХ) 40,0

Карбонат магния 42,0

Карбонат стронция 8,5

Карбонат бария 15,5

Компоненты смешивают и смесь из.мельчают с помощью шаровой мельницы.

Прлученную шихту загружают в корундизовый тигель, помещают его в силитовую печь, нагревают до 1450 С в те- 25 чение 4 — 5 ч, затем выдерживают при этой температуре 45 мин. Расплавленное стекло выливают из тигля в воду и получают гранулят. Гранулят измельчают в яшмовых барабанах с халцедоновыми шарами с помощью планетарной мельницы "Санд", периодически по мере измельчения отсеивая фракцию порошка размером зерен 90-200 мкм с помощью металлических сит.

Необходимое количество полученной

35 фракции порошка загружают в вибробункер, которым снабжена установка вакуумного напыления УВН вЂ” 71 — Р2 и с помощью которого порошок стекла подается на испаритель. Испарителем служит вольфрамовая полоса размером

70 12 0,2 мм. После откачки установки до требуемой степени вакуума (5 — 7)»

«10 Па испаритель нагревается до

1900 С (контроль температуры осуществляется с помощью оптического пирометра "Проминь") и на него вибробункером подается порошок стекла. При этом на поверхности расположенных над испарителем кремниевых пластин диаметром 40 мм происходит формирование тонкой стеклопленки. Формирование пленки толщиной 0,8 мкм происходит в зависимости от интенсивности подачи

55 порошка стекла на испаритель за время 5 — 10 мин.

Кроме предлагаемого способа формирования пленок с помощью резистивного испарителя возможен вариант термического испарения с применением электронно-лучевого испарителя. Для этого полученный гранулят стекла повторно расплавляют при 1400 С и отливают расплав в форму из стали 40х13, которая имеет следующие размеры лунки для отливки: глубина 8 мм, нижний диаметр 47 мм, верхний диаметр 52 мм.

Стеклянную шайбу после затвердевания помещают в.муфельную печь при 700

<20 С, выдерживают ее в течение 1 ч при этой температуре, затеи оставляет ее .в печи до охлаждения. Полученную ,отожженную отливку загружают в тигель анода установки вакуумного напыпеия УРМ 3 ° 279.060 и осуществляют процесс напыления пленок на кремниевые пластины диаметрои 76 мм при следующих параметрах режима работы установки: вакуум не хуже 1 ° 10 тор, температура пластин 180 С, ток эмиссии катода 0,4 А, напряжение электроннолучевой пушки 8 кВ, ток коллектора

0,1 А, формирование пленки толщиной

0,8 мкм происходит за время 1520 мин., Остальные примеры выполнены аналогично первому, Температуры начала размягчения полученных стекол, определенные с помощью дипатометра

ДКВ-1, находятся в пределах 770790 С.

Физико-химические свойства синтези рованных стекол в сравнении с известными представлены . в табл.2 °

Соотношение компонентов состава стекла позволяет достичь высокой водостойкости получаемых тонких стеклопленок, что обеспечивает надежную защиту р"и-перехода полупроводниковых приборов от неблагоприятно-. го воздействия. внешней среды как при технологических операциях изготовления.приборов, связанных с применением водных растворов (фотолнтография), так и в процессе эксплуатации приборов в атмосферных условиях. Кроме того, он дает возможность получить приемлемые значения КЛТР при относительно небольшом содержании кремнезема и, следовательно, осуществлять варку стекла при температуре не выше

1450 С, т.е. при сравнительно небольших энергозатратах. с

Отсутствие в составе стекла оксидов, обладающих способностью к необратимой термической диссоциации в

Таблица 1

Содержание компонентов в

Компонент стекле мас.X .(Тз Т4 )5

50 49

15 5

5 16

1 8

7 9

7 8

15 5

8 0

АХ 0

MgO

ВаО

SrO

TiOz

МпО

48

9

8

45 46

10 )4

10 18

6 .7

3 1

6 1

20 13

Таблица 2

Состав стекла

Свойства

? ?

1 2 3 4 5

-т -!

КЛТР, М. 10 град

Водостойкость пленок толщиной

0,7-0,8 мкм, Е потери массы при нахождении в дистиллированной воде при

18 С в течение, сут.:

45 41 42 47 43

l,5 2

4 5

8 10

18 20

6

1,5 1,5 1,5

4 3,5 3,3

9 7 8

22 19 18

)520029 6 вакууме, или оксидов обладающих пленками, получаемыми на основе иэвеслишком низким давлением паров, обес- стных стекол. печивает формирование тонкопленочных формула изобретения стеклопокрытий на кремнии при термическом испарении стекла в вакууме Стекло для получения тонкопленочс сохранением состава исходного ных покрытий на кремниевых полупроматериала и, следовательно, с. сохра; водниковых изделиях, включающее нением присущих исходному стекну SiOz, AlzOg, MgO, SrO, Ва0, о т л и— электрофиэических и термических . 10 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью свойств и других характеристик. повышения водостойкости, оно дополБлагодаря высокой температуре начала нительно содержит TiOz и ИпО при размягчения стекла, полупроводниковые следующем соотношении компонентов, структуры с нанесенными на них стек- .мас.Х лопленками-допускают проведение дпи- 5 SiOz 45-50 тельных термических операций. Вслед- Al O S-15 ствие хорошей растекаемости стекол И80 5-18 по поверхности кремния формируемые SrO 1-9 иэ них стеклопленки обладают пони- ВаО 1-9» женными поРистостью и количеством де- 20 TiOz 1-8 фектов поверхности по сравнению а Мп0 5-20