Стекло для защитных тонкопленочных покрытий

 

Изобретение относится к бесщелочным диэлектрическим стеклам и может найти применение в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для защиты активной части кремниевых полупроводниковых приборов от неблагоприятных воздействий среды. С целью повышения коррозионной устойчивости покрытий в водно-аммиачной среде стекло содержит компоненты в следующих соотношениях , мас.%: SI02 30-48; АЬОз 12-22; МдО 1-10: ВаО 1-7; SrO 1-7; TIQ24-11; МпО 5-15; 5-20. Процент потери массы в 10%-ном растворе аммиака через 5 сут - до 12,10 сут - до 48, 20 сут - до 86. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„, Ы„„1730063 А1 (я)5 С 03 С 3/085

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ применение в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для защиты активной части кремниевых полупроводниковых приборов от неблагоприятных воздействий среды. С целью повышения коррозионной устойчивости покрытий в водно-аммиачной среде стекло содержит компоненты в следующих соотношениях, мас,%: SION 30-48; АЬгОз 12 — 22;

МдО 1-10; ВаО 1-7; SrO 1 — 7; Т!Ог 4 — 11; М пО

5-15; В гОз 5-20. Процент потери массы в

10%-ном растворе аммиака через 5 сут — до

12,10 сут — до 48, 20 сут — до 86. 2 табл.

О

С та при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1 ! ()

О

0л

Изобретение осуществляется следующим образом. В качестве исходных компонентов используют кварцевый песок, оксиды алюминия, титана, марганца (И), висмута (III), карбонаты магния, бария и стронция квалификации "х.ч." и "о;с.ч.". В табл. 1 приведены составы предлагаемых стекол (1 — 7). Исходные компоненты отвеши(21) 4839970/33 (22) 18.06,90 (46) 30.04.92. Бюл. М 16 (71) Институт общей и неорганической химии АН БССР (72) B.À. Грожик, Г.В. Бычко и Л.Г. Ходский (53) 666.112.9(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 579241, кл. С 03 С 3/085, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 1520029, кл. С 03 С 3/085, 1988. (54) СТЕКЛО ДЛЯ ЗАЩИТНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к бесщелочным диэлектрическим стеклам и может найти

Изобретение относится к составам диэлектрических стекол с низким коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР), способных образовывать тонкие пленки на кремнии путем термического испарения в вакууме, и предназначено для применения в электронной и электротехнической промышленности в качестве материала для защиты активной части кремниевых полупроводниковых приборов (тиристоры, диоды, транзисторы), от неблагоприятных внешних воздействий среды.

Целью изобретения является повышение коррозионной устойчивости тонкопленочных стеклопокрытий в водно-аммиачной среде.

Цель достигается тем, что стекло, включающее SION, А!гОз, MgO, ВаО, SrO, Т10г, Мп О, дополнительно содержит оксид висмуSION

А!гОз

MgO

ВаО

SrO

Т Ог

МпО

ВгОз

30-48

12-22

1 — 10

1 — 7

1 — 7

4 — 11

5 — 15

5 — 20

1730063

70,0, мас.

24,0

14,0

18,0

40,0

12,9

29,4

14,2

Диоксид кремния что соответствует, в

Оксид алюминия

Оксид марганца (IV)

Оксид титана

Оксид висмута (!!!)

Карбонат бария

Карбонат магния

Карбонат стронция

12

9

7

55 вают в соответствии с заданным составом и смешивают, синтезируют стекла при температуре 1400 — 1450 С, измельчают и отсеивают фракцию стекла с размером зерен

90-200 мкм. (Источник методики — книга:

Павлушкин Н.М„Ходаковская P.Н. и Сентюрин Г.Г. Практикум по технологии стекла и ситаллов. М.: Стройиздат, 1970, с. 512). Ilonученный порошок стекла используют для формирования стеклопленок методом термического испарения в вакууме с применением реэистивного испарителя. При использовании электронно-лучевого испарителя из гранулята стекла после его повторного расплавления изготавливают методом отливки стеклянную шайбу, соответствующую форме тигля электронно-лучевого испарителя.

Пример конкретного осуществления (состав М 3).

Взвешивают следующиее компоненты вуказанных количествах,,r:

Компоненты смешивают и из полученной шихты синтезируют стекло в силитовой печи при температуре 1450 С и выдержке

45 мин. Стекло измельчают в яшмовых барабанах с халцедоновыми шарами на планетарной мельнице "Санд", периодически по мере измельчения отсеивая фракцию порошка с размером зерен 90 — 200 мкм с помощью металлических сит. Необходимое количество полученной фракции порошка загружают в вибробункер, которым снабжена установка вакуумного напыления УВН—

71 — P2 и с помощью которого порошок стекла подается на испаритель. Испарителем служит вольфрамовая полоса размером

70х12х0,2 мм. После откачки установки до требуемой степени вакуума (5 — 7) 10 Па испаритель нагревается до температуры

1900 С и на него вибробункером подается порошок стекла. При этом на поверхности расположенных над йспарителем кремниевых пластин диаметром 40 мм поисходит формирование тонкой стеклопленки. Формирование пленки толщиной 0,8 мкм происходит в зависимости от интенсивности подачи порошка стекла на испаритель за время 4 — 7 мин.

Кроме описанного способа формирования пленок с помощью резистивного испарителя возможен вариант термического испарения с применением электронно-лучевого испарителя. Для этого полученный гранулят 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 С, выдерживают ее в течение 1 ч при этой температуре, затем оставляют ее в печи до полного охлаждения. Полученную отожженную отливку загружают в тигель анода установки вакуумного напыления УРМ

3.279.060 и осуществляют процесс напыления пленок на кремниевые пластины диаметром 76 мм при следующих параметрах режима установки: вакуум не хуже 1 10

Торр; температура пластин — 180 С; ток эмиссии катода — 0,4 А; напряжение электронно-лучевой пушки — 8 кВ; ток коллектора — 0,1 А. Формирование пленки толщиной 0,8 мкм происходит за время

12 — 18 мин. Остальные примеры выполнены аналогично приведенному.

Данные по коррозионной устойчивости пленок из предлагаемых стекол в сравнении с прототипом представлены в табл. 2.

Существенным преимуществом изобретения является то, что предлагаемое соотношение компонентов состава стекла позволяет достичь высокой коррозионной стойкости получаемых тонких стеклопленок, что обеспечивает надежную защиту ри-перехода полуповодниковых приборов от неблагоприятных воздействий внешней среды как при технологических операциях изготовления приборов, связанных с применением воды и водно-аммиачных растворов (фотолитография), так и в процессе эксплуатации приборов в атмосферных условиях.

Отсутствие в составе стекла оксидов, обладающих способностью к необратимой термической диссоциации в вакууме или оксидов, обладающих слишком низким давлением паров, обеспечивает формирование тонкопленочных стеклопокрытий на кремнии при термическом испарении стекла в вакууме с сохранением состава исходного материала и, следовательно, с сохранением присущих исходному стеклу электрофизических и термических свойств, Дополнительным преимуществом стекла является отсутствие. реиспарения его с подложки при вакуумном напылении тонких пленок, 1730063

Таблица 1

Составы предлагаемых стекол

Таблица 2

Составы предлагаемых стекол

Составитель B.Ãðîæèê

Редактор Т.Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Л,Бескид

Заказ 1484 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Стекло для защитных тонкопленочных покрытий, включающее Si02, AI203, М90, ВаО, SrO, Ti02, МпО, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коррозионной устойчивости покрытий в водно-аммиачной среде, оно дополнительно содержит В!гОз при следующем соотноношении компонентов, мас. :

SiO2

А1 0з

М9О

ВаО

5 SrO

Т1 02

МпО

Ва Оз

30-48

12 — 22

1 — 10

1 — 7

1 — 7

4 — 11

5 — 15

5 — 20