DE2513034C2 - Vorrichtung zur Herstellung von dotierten dünnen Halbleiterschichten - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung von dotierten dünnen HalbleiterschichtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von dotierten Halbleiterlegierungen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist z. B. aus der DE-OS bo
89 959 bekannt.
Die Erfindung hat die Aufgabe, Vorrichtungen so auszubilden,
daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen und insbesondere
eine einfachere und zuverlässigere Massenfertigung h->
von dünnen Schichten ermöglichen, welche große Oberflächen und hohe Empfindlichkeil zum Nachweis von
Infrarotstrahlen der damit hergestellten Detektoren haben. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach
Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung verbessert das durch die französische Patentschrift 14 47 257 bekannte Verfahren, welches
darin besteht, dünne Schichten mit großen Oberflächen dadurch herzustellen, daß auf eine geeignete, in einer
Kammer mit homogener Temperatur angeordnete Unterlage eine Substanz aufgebracht und einem epitaxialen
Wachstum ausgesetzt wird, weiche von einer ebenfalls in dieser Kammer befindlichen Quelle oder »Treffplatte«
aus verflüchtigt wird.
Aus der DE-OS 15 89 959 ist, wie eingangs bereits angegeben, eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt.
Diese bekannte Vorrichtung ist als Kathodenzerstäubungsapparat ausgebildet, bei dem in einer evakuierten
Kammer ein Substrat mit einer Vorspannung beaufschlagt wird. Durt ist eine Absperrvorrichtung als
Blendscheibe vorgesehen, die ausschwenkbar ist, so daß freiwerdende Metallionen in die Kammer gelangen und
auf die exponierte Oberfläche des Substrates auftreffen können.
Die US-PS 34 37 888 beschreibt ein Aufsputtern von Halbleitermaterial, wobei aus der US-PS 30 61 712 bekannt
ist, zunächst eine Molybdän-Schicht und darauf eine Go'dschicht aufzusputtern. Lösungen der beanspruchten
Art sind diesen Druckschriften allerdings nicht zu entnehmen.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispiclshalber erläutert.
F i g. 1 zeigt in einem schematischen lotrechten Schnitt eine Vorrichtung zur Herstellung von dünnen
dotierten Schichten.
F i g. 2 und 3 zeigen in lotrechten Schnitten zwei Einzelheiten
dieser Vorrichtung in größerem Maßstab.
F i g. 4 zeigt weitere Einzelheiten.
Die Vorrichtung zur Herstellung von dünnen Schichten der genannten Art enthält eine Vakuumkammer 1.
welche auf ihrem ganzen Umfang durch eine Doppelwand 2 begrenzt wird, welche vcn einem Umlauf von
Wasser oder einem anderen Kühlmittel durchströmt wird, welcher gestattet, gleichzeitig den Inhalt der Kammer
zu kühlen und in dieser während der ganzen Behandlung eine konstante Temperatur und einen konstanten
Druck aufrechtzuerhalten.
In dieser Kammer befinden sich ein oberer Halter 3.
welcher an dem Deckel der Kammer aufgehängt und mit Heiz- oder Kühlmitteln 4 beliebiger gewünschter
Art ausgerüstet ist. eine an diesem Halter, d. h. bei der dargestellten Ausführung unter diesem, angebrachte
Unterlage 5. auf welche wenigstens eine dünne dotierte Halbleiterschicht 6 aufgebracht werden soll, und ein unterer
Halter 7 aus einem die Wärme und die Elektrizität leitenden Werkstoff, dessen Oberseite die Form einer
Schale 8 besitzt, welche mittels einer gleichzeitig die Wärme und die Elektrizität leitenden Flüssigkeit 9 (insbesondere
Quecksilber) ein Stück 10 einer die Hauptquelle oder »Haupttreffplatte« bildenden Halbleiterlegierung
enthält.
Ferner sind Mittel 11 vorgesehen, welche den Halter
7 auf ein negatives elektrisches Potential bringen, sowie Mittel, welche in der Kammer ein lonenplasma /-"erzeugen.
Bei tier dargestellten Ausführungslorm enthalten die
Mittel zur Einführung von Quecksilberdampf unter geringem Druck in die Kammer 1 Mittel, welche diesen
Dampf ionisieren und das Plasma /'entsteht, und Mittel
zur Begrenzung dieses Plasmas.
im einzelnen enthalten diese Mittel einen durch eine Wicklung 13 erwärmten Quecksilberbehälter 12, welcher
mit der Kammer 1 über einen Hahn 14 mit regelbarer Leckströmung in Verbindung steht, wobei das Vakuum
in der Kammer durch eine Quecksilberdiffusionspumpe 15 erzeugt wird, welche mit einer Dampffalle mit
flüssigem Stickstoff versehen und mit der Kammer 1 durch eine Leitung 16 verbunden ist.
Eine Elektronenkanone 17 enthält hier zwei Wolframfäden IS, einen Schirm 19, welcher durch einen Wasserumlauf
20 gekühlt wird (um das verdampfte Wolfram niederzuschlagen und so die Verseuchung der Kammer
zu verhindern) und eine (nicht dargestellte) Zündelektrode, wobei eine Anode 21 an dem Ende der Kammer
angeordnet ist, welches dem die Elektronenkanone enthaltenden Ende entgegengesetzt ist, und durch einen
Wasserumlauf 22 gekühlt wird.
Schließlich ermöglicht eine Anordnung von Schirmen 23 mit schwebendem Potential die Begrenzung des so
erhaltenen Plasmas, wobei äußere Magnetspulen 24 ebenfalls auf die Konzentraüon und die Homogenität
des Plasmas einwirken.
Mittels dieser Vorrichtung kann man auf die Unterlage 5 dünne Schichten aufbringen und durch Epitaxie
wachsen lassen aus Atomen, welche aus der Auftreffplatte 10 durch die Ionen des Plasmas P herausgerissen
sind.
Bisher erfolgte die »Dotierung« der auf diese Weise gebildeten dünnen Halbleiterschichten durch metallisehe
Verunreinigungen, welche ihnen einen Leitungsiyp des Typs η oder des Typs ρ erteilen konnten, unabhängig
von der Bildung dieser Schichten.
Bei den dargestellten Ausführungsformen sind zwei Hilfstreffplatten 25 und 26 vorhanden, welche mit zwei
vorzugsweise regelbaren Spannungsquellen 27 und 28 verbunden sind, und diese Hilfstreffplatten sind so beschaffen,
daß die eine die die Treffplatte 10 bildende Halbleitersubstanz η-leitend dotieren kann, indem sie
dem Gitter Donatoren zusetzt, während die andere die- ao
se Substanz p-leitend dotieren kann, indem sie ihrem
Gitter Akzeptoren zusetzt.
Selbstverständlich müssen diese beiden Hilfstreffplatten abwechselnd und nicht gleichzeitig zur Einwirkung
gebracht werden, so daß die von ihnen bewirkten Dolierungen
sich nicht aufheben. Es sind daher Blenden vorgesehen, welche eine von ihnen zeitweilig neutralisieren,
wenn die andere in Tätigkeit ist, und umgekehrt.
In den Figuren sind zwei Ausführungsfonnen derartiger
Blenden dargestellt, wobei die ersteren eine mechanische und elektrische Neutralisierung und die zweiten
eine rein elektrische Neutralisierung benutzen.
Bei der ersten, in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
ist jede der beiden Hilfstreffplatten um tine lotrechte Achse A bzw. B an einer Welle 29 bzw. 30
schwenkbar, welche durch die untere Wand der Kammer in einer geeigneten Dichtung tritt, und jede Treffplatte
ist in bezug auf die sie tragende Welle exzentrisch, so daß sie durch eine einfache Drehung derselben
um ihre Achse aus einer ersten Stellung, in welcher sie bo dem Plasma P ausgesetzt ist (Fall der Treffplatte 25 in
F i g. 1 und 2). in eine zweite Stellung übergehen kann, in welcher sie von dem Plasma isoliert ist, wofür sie in eine
Aushöhlung gebracht wird, welche durch einen der Schirme 23 mit schwebendem Potential gebildet wird b>
(Fall der Treffplatte 26 in Fig. 1).
lede Treffplattc 25, 26 hat hier die Form einer flachen
Scheibe mit lotrechter Ach'.e. welche in ihrer Mitte eine
öffnung aufweist, und so angebracht ist, daß sie die Oberseite der Treffplatte 10 umgibt, wenn sie sich in der
ausgesetzten Stellung befindet, wobei der axiale Abstand zwischen den beiden dann gleichachsigen Treffplatten
vorzugsweise ein für allemal durch Einstellung der axialen Stellung der betreffenden Welle 29, 30 eingestellt
werden kann.
Alle Oberflächen der Fassungen und Stromzuführungen, welche nicht für die gewünschte »Zerstäubung«
benutzt werden, sind durch Glasteile 31 abgedeckt.
Bei der zweiten, in F i g. 3 dargestellten Ausführung werden die beiden Hilfstreffplatten wiederum durch flache,
in ihrer Mitte mit einer Öffnung versehene Lochscheiben mit lotrechter Achse gebildet, sie sind jedoch
hier ortsfest und beide zu der Haupttreffplatte 10 gleichachsig, wobei sie in aufeinanderfolgenden ringförmigen
Stufen angeordnet sind.
Die obere Treffplatte mit größerem Durchmesser wird ihrerseits am Umfang durch eine Glimmerscheibe
32 abgedeckt.
Die Durchmesser der Löcher in den beiden Hilfstreffplatten und in der Scheibe 32 bestimmen die dem Plasma
Pausgesetzten Oberflächen der drei Treffplatten, an
welche die Dotierungsanteile gebunden sind.
Jede Hilfstreffplatte ruht hier auf einem Zylinder 33, 34 aus rostfieiern Stahl, d.h. einem Material, bei welchem
keine Gefahr einer Amalgambildung mit dem Quecksilber besteht, und die konzentrischen Zylinder
sind voneinander und von dem mittleren Halter 7 durch Glaszylinder 35 isoliert.
Die axialen Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Treffplatten 10, 25 und 26 betragen größenordnungsmäßig
einen halben Millimeter.
Auch hier sind die Stromzuführungen und ganz allgemein die nicht für die Zerstäubung benutzten Oberflächen
durch Glasteile 31 abgedeckt.
Ferner sieht man in F i g. 2 und 3 eine untere Tragplatte 36, welche aus dem obigen Grunde zweckmäßig
aus rostfreiem Stahi besteht.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist außerdem eine Abdeckung 37 vorgesehen, um die Bereiche
der Unterlage 5, auf welche die dünne Schicht aufgebracht werden soll, nach Belieben auf genau lokalisierte
Oberflächen abzudecken oder zu begrenzen.
Noch besser wird ein Satz derartiger Abdeckungen vorgesehen, welcher gestattet, nach Belieben die Unterlage
5 vollständig von dem Plasma P zu isolieren oder ihre Oberfläche teilweise oder vollständig freizulegen,
um sie dem Plasma auszusetzen.
In dem Falle einer gelochten Abdeckung können die Ränder der Lochungen unmittelbar gegen die zu überziehende
Oberfläche gelegt werden, um die Umrisse der aufgebrachten Abschnitte der dünnen Schichten genau
zu definieren.
Dieser Vorteil ist besonders bei »mosaikartigen« Ablagerungen wertvoll.
Hierfür wird die bei 38 gelochte Abdeckung 37 (Fig. 4) mittels einer elastischen A.nordnung 39 an einem
Gestell 40 angebracht, welches seinerseits an einer drehbaren Welle 41 mit lotrechter Achse Cangebracht
ist, welche in einer geeigneten Dichtung durch den Dekkelder Kammer tritt.
Dieses Gestell 40 trägt seinerseits die gesamte Abdeckung
und die anderen Teilabdeckungen, wenn solche vorgesehen sind.
Die elastische Anordnung 39 kann durch einen Satz von drei oder vier strahlenförmig angeordneten Federblättern
gebildet werden.
Die Welle 41 ebenso wie die Wellen 29 und 30 können um ihre Achse von Hand oder mittels eines Motors
beliebiger gewünschter Bauart verdreht werden.
Die Unterlage 5 ist eine kristalline Halbleiterplatte aus Silizium oder einer Legierung CdvHgi _ ,Te (in dieser
Formel bezeichnet χ eine zwischen 0 und 1 liegende Zahl, welche vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,35 liegt
und z. B. größenordnungsmäßig 0,20 für die bevorzugten, die Detektionen von Infrarotstrahlen betreffenden
Anwendungen beträgt).
Sie kann auf eine Temperatur von größenordnungsmäßig 50 bis 3000C erwärmt und auf ein geringes positives
Potential gebracht werden.
Das Plasma P ist ein Quecksilberplasma und steht unter einem Druck von größenordnungsrnäßig
10-J mm Hg.
Die Treffplatte 10, welche eine Pastille von nur 8 mm Durchmesser sein kann, besteht aus einer Halbleiterlegierung
Cd1HgI _ ,Te (worin y eine dergleichen Definition
wie oben χ gehorchende Zahl ist), und wird auf eine zwischen —500 und —1000 V liegende Spannung gebracht.
Diese Treffplatte ist unter der Unterlage 5 in einer Entfernung von etwa 50 mm angeordnet.
Die Anode 21 wird auf eine Spannung von +50V gebracht. Der Entladestrom beträgt größenordnungsmäßig
5 A. Das durch die Spulen 24 erzeugte Magnetfeld beträgt größenordnungsmäßig 0,01 T.
Die erste Hilfstreffplatte 25 für eine Dotierung des Typs η besteht aus Aluminium und/oder Indium und/
oder Gallium und/oder einer Legierung dieser drei Metalle und wird auf eine zwischen —5 und —200 V (für
Aluminium) liegende Spannung gebracht.
Die zweite HilfstreffpluUe 26 für eine Dotierung des
Typs ρ besteht aus Gold und/oder Kupfer und/oder Silber und/oder einer Legierung dieser drei Metalle und
wird auf eine zwischen — 1 und — 12 V (für Gold) liegende
Spannung gebracht.
Diese verschiedenen Spannungen sind in bezug auf den Körper und nicht in bezug auf das Plasma angegeben,
welches seinerseits auf eine Spannung von +30 oder +40 V gegenüber dem Körper gebracht wird.
Um die Vorrichtung in Betrieb zu nehmen, setzt man die verschiedenen Pumporgane und die Systeme zur
thermischen und magnetischen Regelung in Gang und gibt die geeignete elektrische Vorspannung der Haupttreffplatte
10, der Elektronenkanone 17, der Anode 21, gegebenenfalls der Unterlage 5 und nur einer der beiden
Hilfstreffplatten.z. B. der Treffplatte 25.
Man achtet darauf, nicht auch der anderen Hilfstreffplatte 26 eine Vorspannung zu geben, die dann automatisch
auf das schwebende Potential des Piasmas kommt, wie die Schirme 23. Man kann sogar an diese letztere
Treffplatte ein leicht positives Potential anlegen.
Der Zerstäubungsgrad dieser anderen Treffplatte 26 ist dann sehr gering, selbst wenn diese Treffplatte ortsfest
ist und dem Plasma ausgesetzt bleibt wie in Fi g. 3.
Diese Erscheinung ist jedoch nicht störend, da sich allmählich ein Amalgam auf der Oberfläche der Treffplatte
bildet, welches praktisch ihre Zerstäubung nach 15 bis
20 Minuten verhindert.
Während dieser Vorbereitungsphase wird die Unterlage 5 vollständig abgedeckt, und die erste Treffplatte
25 erhält eine kräftige Vorspannung (indem sie z. B. bei Aluminium auf —350 V oder bei Gold auf —150 V gebracht
wird), wodurch die Treffplatte durch einen kräftigen ionischen Angriff abgebeizt und befähigt wird, sich
bei der nachfolgenden Dotierungsphase zu verflüchti-Hierauf wird die Welle 41 um ihre Achse C verdreht,
um die Bereiche der Unterlage 5 freizulegen, welche mit einer dünnen dotierten Schicht überzogen werden sollen.
Diese Schicht lagert sich dann allmählich mit einer Geschwindigkeit von 1 Mikron Dicke je Stunde ab
Wenn die Dicke der so aufgebrachten dünnen dotierten Schicht 6 den im allgemeinen zwischen 0,5 und 5 Mikron
liegenden gewünschten Wert erreicht hat, wird die Welle 41 von neuem so verdreht, daß die mit dieser
Schicht überzogene Unterlage vollständig abgedeckt wird, worauf man die Hilfstreffplatten 25 und 26 vertauscht,
indem man entweder einfach ihre Polaritäten wechselt (Fall der Fig. 3), oder indem man außerdem
die Weilen 23 und 30 so verdreht (Fall der F i g. ! und 2),
daß die Treffplatte 25 in ihre Aushöhlung und die Treffplatte 26 über die Treffplatte 10 kommt.
Hierauf werden, gegebenenfalls nach einer neuen Vorbereitungsphase, die Bereiche der Schicht 6 und/
oder der Unterlage 5 von neuem freigelegt, auf welche eine zweite dünne Schicht 6' aufgebracht werden soll,
welche entgegengesetzt wie die erste dotiert ist.
Die so mit zwei gegensinnig dotierten Halbleiterschichten überzogenen Platten bilden Halbleiterübergänge
p-n (oder n-p).
Diese Platten können nach dem Ausscheiden eine gewisse Zahl von Halbleiterbauelementen mit der gewünschten
Größe und mit identischen Kenndaten liefern.
Jedes dieser Bauelemente kann anschließend auf beliebige gewünschte Weise behandelt werden, um eine
verwertbare Halbleitervorrichtung zu bilden, insbesondere durch Herstellung von elektrischen Verbindungen
mit den beiden Schichten und der Unterlage.
Die so erhaltenen Vorrichtungen können insbesondere zum Nachweis von Infrarotstrahlen benutzt werden,
und zwar mit einer außergewöhnlichen Empfindlichkeit, welche größer als diejenige ist, welche bisher mit den
gemäß den bekannten Methoden dotierten Halbleitern beobachtet wurden.
Die hergestellten dünnen Schichten besitzen ausgezeichnete physikalische (Homogenität) und elektrische
Eigenschaften. Insbesondere kann der Dotierungsgrad mit einer großen Genauigkeit durch Beeinflussung der
Vorspannungen der Hilfstreffplatten bestimmt werden. Dieser Grad kann außerdem verhältnismäßig hoch sein
und einige Zehntel Prozent oder sogar einige Prozent erreichen, was »Überdotierungen« entspricht, ohne daß
die so mit Verunreinigungen »überdotierten« Schichten als Legierungen angesehen werden können. So kann
von —10 V eine Goldkonzentration von 0,5% an Masse
(entsprechend 1020 Atomen/cm3) erhalten, welche erheblich
höher als der Höchstwert (von größenordnungsmäßig 0,1%) ist, welcher der Löslichkeitsgrenze von
durch thermische Diffusion in den betreffenden Halbleitern eingeführtem Gold entspricht Ebenso kann man
mit einer Vorspannung von —150V eine ungewöhnliche Aluminiumkonzentration von 0,07% an Masse erhalten,
welche ebenfalls 1020 Atomen/cm3 entspricht.
Außerdem ermöglicht das obige Verfahren der »gleichzeitigen Zerstäubung«, unmittelbar Halbleiterübergänge
»in situ« herzustellen, und nicht durch Diffusion von der Oberfläche aus, was schlecht definierte
Halbleiterübergänge ergibt und Spuren in den durchdrungenen Schichten hinterläßt
Man kann z. B. auf die obige Weise einen Detektor herstellen, welcher für eine Infrarotstrahlung mit einer
Wellenlänge von 10,6 Mikron empfindlich ist, dessen spezifische Empfindlichkeit 5 ■ 10"· cm · Hz"2 -W-'
ist, dessen Wirkungsgrad in der Nähe von 60% liegt, und dessen Ansprechfrequenz einige Gigahertz für eine
empfindliche Oberfläche von größenordnungsmäßig 5· 103 Quadratmikron und für einen Gesichtswinkel
von 40 Grad beträgt, wobei der Detektor auf der Temperatur des flüssigen Stickstoffs gehalten wird, d. h. auf
77 Grad K.
Man kann auch auf dieser mit wenigstens einer dotierten Schicht überzogenen Unterlage ein Mosaik von
identischen oder nicht identischen Detektorelementen durch Photolithographie oder Ätzung herstellen, wie es
in der Technik der Herstellung von Halbleitern des Typs »Mesa« oder »Planar« bekannt ist. Die Anwendung dieser
Techniken gestattet die Herstellung von Grenzflächen mit großer Oberfläche.
Man kann auch die zweite Schicht 6' nur auf einen Teil der ersten Schicht 6 aufbringen, wobei die bei den
beiden entsprechenden Arbeitsschritten benutzten Abdeckungen getrennt oder gegeneinander versetzt sein
können.
Man kann auch durch Anwendung der oben beschriebenen Technik der Aufbringung und des epitaxialen
Wachstums Transistoren oder Phototransistoren des Typs mit doppelter Grenzfläche p-n-p oder n-p-n oder
sogar verwickelte Strukturen des Typs p-n-p-n oder np-n-p herstellen, welche durch genau gesteuerte und
lokalisierte Ablagerungen von aufeinanderfolgenden dünnen Halbleiterschichten hergestellt werden, welche
abwechselnd positiv oder negativ dotiert sind.
Die Hilfstreffplatten können andere Formen und/ oder Lagen als die oben beschriebenen haben, wobei es
ίο nur wesentlich ist, daß sie sich in der Vakuumkammer
befinden und wenigstens zeitweilig in dieser dem Plasma ausgesetzt werden können.
Ferner können die den Halbleiter, das Plasma und die Dotierungsverunreinigungen bildenden Substanzen von
is den obenerwähnter· verschieden sein. So kann z. B. der
Halbleiter aus Kadmiumtellurid, Zinktellurid oder einer anderen Verbindung II —Vl bestehen, wenn das Plasma
aus Argon besteht, oder auch aus Galliumnitrid oder Indiumnitrid, wenn das Plasma aus Stickstoff besteht,
oder auch aus Kadmiumsulfid, wenn das Plasma aus SH2
besteht, oder auch aus Indiumoxyd oder Zinnoxyd (wobei dann die Verunreinigung Antimon sein kann), wenn
das Plasma aus Sauerstoff besteht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Herstellung von dotierten Halbleiterlegierungen (6), mit einer Vakuumkammer
(1) mit überwachter Temperatur, einer innerhalb der Kammer (1) gehaltenen Unterlage (5), Mittel (4), um
diese Unterlage (5) ggf. zu erwärmen oder zu kühlen, einer Hauptquelle (10) aus einem Halbleitermaterial
innerhalb der Kammer (1). die auf ein negatives Potential gebracht und wirksam gekühlt ist und Mitteln,
um in der Kammer ein Ionenplasma (P) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
der Vakuumkammer (1) zwei Hilfstreffplatten (25, 26) sowie Mittel zur abwechselnden Neutralisierung
der Wirksamkeit d'eser beiden Hilfstreffplatten
{25, 26) vorgesehen sind, wobei die Art der von den Hilfstreffplatten (25 bzw. 26) gelieferten
Dotierungsatomen unterschiedlich, d. h. Donatoren bzw. Akzeptoren, ist. M
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfstreffplatten (25, 26) mit einer Regeleinrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher
negativer Potentiale ausgerüstet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Neutralisierung
der Wirksamkeit einer jeder Trcffplatte als mit einem Potential versehener Schirm (23) innerhalb der
Kammer (1) ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden in Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Hilfstreffplatten (25, 26) durch flache, in der Mitte gelochte Scheiben gebildet werden, deren jede so
angebracht ist, daß sie die Oberseite der Haupttreffplattc
(10) wenigstens bei ihrer Verwendung für die j-, Dotierung umgibt
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung
der dotierten dünnen Schichten (6, 6') (die Unterlage) durch Öffnungen (38) hindurch erfolgt, w
welche in Spczialabdeckung (37) ausgebildet sind, die vorzugsweise elastisch gegen die Unterlage (5)
gedrückt werden.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ionen- 4>
plasma ein Quecksilberplasma, daß für die Haupttreffplatte eine Legierung Cd«Hgi _ ,Te (wobei χ eine
zwischen 0 und 1 liegende Zahl ist), daß für die erste Hilfstreffplatte Aluminium, Indium und/oder
Gallium enthaltende Materialien, und daß für die w zweite Hilfstreffplatte Gold, Kupfer und/oder Silber
enthaltende Materialien verwendet werden.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR7410601A FR2265872B1 (de) | 1974-03-27 | 1974-03-27 |
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| DE2513034A1 DE2513034A1 (de) | 1975-10-02 |
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| JP (1) | JPS5755211B2 (de) |
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| US4057476A (en) * | 1976-05-26 | 1977-11-08 | General Dynamics Corporation | Thin film photovoltaic diodes and method for making same |
| US4104674A (en) * | 1977-02-07 | 1978-08-01 | Honeywell Inc. | Double sided hybrid mosaic focal plane |
| US4188709A (en) * | 1977-02-07 | 1980-02-19 | Honeywell Inc. | Double sided hybrid mosaic focal plane |
| JPS5811370B2 (ja) * | 1977-03-14 | 1983-03-02 | 箕村 茂 | 金属間化合物の金属的変態物質とその製造法 |
| JPS53123659A (en) * | 1977-04-05 | 1978-10-28 | Futaba Denshi Kogyo Kk | Method of producing compound semiconductor wafer |
| US4111783A (en) * | 1977-11-08 | 1978-09-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Triode sputtering system |
| US4201654A (en) * | 1978-10-06 | 1980-05-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Anode assisted sputter etch and deposition apparatus |
| CA1110421A (en) * | 1978-11-09 | 1981-10-13 | Horst E. Hirsch | Cadmium mercury telluride sputtering targets |
| CH636647A5 (de) * | 1979-02-01 | 1983-06-15 | Balzers Hochvakuum | Vakuumbedampfungsanlage. |
| US4400409A (en) * | 1980-05-19 | 1983-08-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of making p-doped silicon films |
| US4340461A (en) * | 1980-09-10 | 1982-07-20 | International Business Machines Corp. | Modified RIE chamber for uniform silicon etching |
| US4682564A (en) * | 1980-11-25 | 1987-07-28 | Cann Gordon L | Magnetoplasmadynamic processor, applications thereof and methods |
| USRE34806E (en) * | 1980-11-25 | 1994-12-13 | Celestech, Inc. | Magnetoplasmadynamic processor, applications thereof and methods |
| US4465529A (en) * | 1981-06-05 | 1984-08-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of producing semiconductor device |
| DE3149910A1 (de) | 1981-12-16 | 1983-06-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur kathodenzerstaeubung von mindestens zwei verschiedenen materialien |
| US4574733A (en) * | 1982-09-16 | 1986-03-11 | Energy Conversion Devices, Inc. | Substrate shield for preventing the deposition of nonhomogeneous films |
| US6784033B1 (en) | 1984-02-15 | 2004-08-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for the manufacture of an insulated gate field effect semiconductor device |
| US4515668A (en) * | 1984-04-25 | 1985-05-07 | Honeywell Inc. | Method of forming a dielectric layer comprising a gettering material |
| US4596645A (en) * | 1984-10-23 | 1986-06-24 | California Institute Of Technology | Reactively-sputtered zinc semiconductor films of high conductivity for heterojunction devices |
| US6113701A (en) | 1985-02-14 | 2000-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, manufacturing method, and system |
| US5268085A (en) * | 1992-04-24 | 1993-12-07 | Itt Corporation | Self-aligned sputter deposition masking device and method |
| SE503450C2 (sv) * | 1994-01-26 | 1996-06-17 | Plannja Hardtech Ab | Stötfångarbalk |
| US6784080B2 (en) | 1995-10-23 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device by sputter doping |
| US6280563B1 (en) * | 1997-12-31 | 2001-08-28 | Lam Research Corporation | Plasma device including a powered non-magnetic metal member between a plasma AC excitation source and the plasma |
| GB2342927B (en) * | 1998-10-23 | 2003-05-07 | Trikon Holdings Ltd | Apparatus and methods for sputtering |
| WO2006006637A1 (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-19 | National Institute For Materials Science | 磁束配置(バランス型/アンバランス型)を切換可能としたマグネトロンスパッタリング装置とこの装置を用いた無機質薄膜体材料の成膜方法、及びデユアル形式のマグネトロンスパッタリング装置とこの装置による低温成膜を可能とした無機質薄膜体材料の成膜方法 |
| US7842534B2 (en) | 2008-04-02 | 2010-11-30 | Sunlight Photonics Inc. | Method for forming a compound semi-conductor thin-film |
| CN115110048B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-05-02 | 肇庆市科润真空设备有限公司 | 基于磁控溅射的pecvd镀膜装置及方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3451912A (en) * | 1966-07-15 | 1969-06-24 | Ibm | Schottky-barrier diode formed by sputter-deposition processes |
| US3615931A (en) * | 1968-12-27 | 1971-10-26 | Bell Telephone Labor Inc | Technique for growth of epitaxial compound semiconductor films |
| US3716424A (en) * | 1970-04-02 | 1973-02-13 | Us Navy | Method of preparation of lead sulfide pn junction diodes |
| US3751310A (en) * | 1971-03-25 | 1973-08-07 | Bell Telephone Labor Inc | Germanium doped epitaxial films by the molecular beam method |
| US3765940A (en) * | 1971-11-08 | 1973-10-16 | Texas Instruments Inc | Vacuum evaporated thin film resistors |
| US3911469A (en) * | 1974-02-25 | 1975-10-07 | Texas Instruments Inc | Method of forming P-N junction in PbSnTe and photovoltaic infrared detector provided thereby |
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