Способ изготовления литого микропровода

Союз Советски кСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 765888Ао делам нэебретеннн н еткрмтнй) Заявитель 4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТОГО МИКРОПРО Изобретение относится к технологии приборостроения, в частности к технологии изготовления литого микропровода в стеклянной изоляции,Известен способ изготовления литогомикропровода в стеклянной изоляции путемрасплавления с помощью высокочастотногоиндуктора металлической навески, находящейся в стеклянной трубке, в которой создано разрежение, причем массу навески берути поддерживают в процессе литья большекритической, а разрежение в трубке и напряжение на индукторе равнозависимо уменьшают на 30 - 50% от значений разреженияи напряжения, соответствующих началупроцесса литья 11).Однако при использовании известныхспособов литой микропровод с жилой изполупроводниковых материалов, напримергермания, получается с электрофизическимисвойствами низкого качества, В частности,удельное сопротивление германия в этомслучае уменьшается вдоль длины микропровода почти на порядок, Кроме того, наповерхности жилы микропровода, изготовляемого известным способом, имеются каверны и дендритные образования. Структура жилы микропровода при этом поликристаллическая или мелкоблочная, что ухудшает , такие параметры, как время жизни неосновных носителей тока и подвижность. Это ограничивает возможность применения микропроводов из полупроводниковых материалов, полученных известным способом.Цель изобретения - повышение качествамикропровода из полупроводниковых материалов, например германия.Для достижения цели расплавляют с щ помощью высокочастотного индуктора навеску жилообразующего материала, на ходящегося в стеклянной трубке, в которой создано давление, отличающееся от атмосферного и вытягивают из трубки капилляр, заполняемый жилообразующим материалом, а кроме того, в отличие от известного способа, промывают трубку изнутри инертным газом, при непрерывном обдуве ее этИм же газом снаружи, осуществляют дополнительный подогрев навески до температуры не виже той, при которой характеристическая глубина проникновения электромагнитного поля высокочастотного индуктора в материал навески становится равной ее поперечным размерам, прекращают дополнительный по765888 3догрев после начала плавления навески,затем, сформировав микрованну, вытягивают капилляр со скоростью, обеспечивающеЙна фронте кристаллизации жилы значениекоэффициента распределения основных электрических активных примесей, входящихв химический состава мнкрованны близкоеки одновременно оказывают на верхнююповерхность микрованнц в течение процессалитья избыточное по сравнению с атмосферным динамическое давление путем обдува этой поверхности струей инертногогаза.На чертеже представлено устройство,реализующее способ,Устройство содержит стеклянную трубку . 1, высокочастотный индуктор 2, газоподводящую трубку 3, защитный кожух 4, 1 юполукольцо 5 из силицированного графита,микрованну 6, капилляр 7, катушку 8.Навеску полупроводникового материала,например германия, помещают в запаяннуюс одного конца предварительно обезжиренную, промытую и высушенную стеклянную26трубку 1 (для германия это обцчно трубкаиз стекла пирекс). Под навеской понимаютодин или несколько кусочков жилообразующего материала, предназначенного для взвешенной плавки при помощи высокочастотного индуктора 2, Стеклянную трубку промывают аргоном, который подают черезгазоподводную трубку 3 (например кварцевую) меньшего дна метра, помещеннуювнутрь первой таким образом, чтобы ее нижнее отверстие располагалось вблизи навескии струя инертного газа могла создаватьдинамическое давление на навеску и микро.ванну.Далее включаю наружнцй обдув инертным газом стеклянной трубки в Областииндуктора, используя защитный кожух 4из кварцевого стекла и подогревают навескупутем облучения, например при помощи двухраскаленных полуколец 5 из силицированного графита, размещепнцх в поле того жевысокочастотного индуктора 2 (и разогреваемого им) и охватывающих стекляннуютрубку в области навески. Подогрев ведутдо температуры, при которой характеристическая глубина проникновения Ь электромагнитного поля в материал навескн становится равной (или меньшей) ее поперечным размерам. Глубина проникновения определяется по формулеЬ-= 503йр(36где Я - удельное сопротивление полупроводникового материала, зависящее оттемпературы, Ом м;- частота электромагнитного полн Гц;ф 4 - относительная магнитная проницаемость;Рф - магнитная проницаемость вакуума.Для германия температура подогревав зависимости от формы и размеров навески 450 в 5 С. Для других полупроводниковых материалов эта температура рассчитывается, исходя из известных згвисзмостей электропроводиости от температуры, с использованием формулы (1) и эмпирически найденных оптимальных размеров и формы навесок и микрованы. Такой подогрев способствут в частноси, уменьшению количества примесей, попадающих в микрованну,Практически подогрев прекращают после начала плавления навески, для чего после подогрева ее до необходимой температуры нижний конец стеклянной трубки с подогретой навеской быстро (за время менеес) опускают вглубь индуктора, а затем полукольца 5 отводят От трубки и удаляют из поля индуктора. Затем формируют микро- ванну 6, вытягивают стеклянный капилляр 7, наматывая его на катушку 8 при Одновременном обдуве верхней поверхности микрованны струей инертного газа, создающей избыточное, по сравнению с атмосферным, давлеие на микрованну. Капилляр в процессе вытяжки заполняется расплавом полупроводникового материала, который кристаллизуется ь виде моиокристзллической жилы.Скорость у вытяжки капилляра, а значит и.скорость литья микропровода поддерживают такой, чтобы иа фронте кристаллиза. ции жилы обеспечить значение коэффициента распределенияосновных электрически активных примесей, входящих в химический состав микрованы, близкое к . Значение этой скорости определяют экспериментально отдельно для каждого полупроводш кового материала и каждого сорта стекла.Практическая скоростьдолжнобес печивать значения у в пределах от 0,998 ДО 0,999. Для гермаииевого микООровода это имеет место при ч = 6 - 8 м/мин.Р течение всего процесса литья микро- провода скорость потока инертного газа предпочтительно равномерно повышать., что позволяет компенсировать уменьшение массы расплава в микрованне, стабилизирует давление на конус растягивания капилляра, стабилизируя тем самым геометрические и некоторые электрофизические параметры.В основном повышение качества микро- провода из полупроводниковых материалов, в частности структуры и электрофизическпх параметров, достигается всей совокупностью технологических операций, представляющей существенные отличительные признаки предлагаемого способа изготовления литого микропровода,Проведенные испытания показали, что при использовании предлагаемого способа удается стабильно изготовлять германиевый микропровод с монокристаллической жилой, диаметром О в 2 мкм и с равномерно распределенным (разброс не более 250/О) по длине удельным сопротивлением, достигающим 0,20 Ом м, что невозможно при использовании известного способа. Ос, альные5электрофнзические параметры, такие как время жизни неосновных носителей, подвижность электронов н другие, также существенно улучшаются. Так, например, время жизни носителей тока возрастет в 3- 5 раз. формула изобретения 1. Способ изготовления литого мнкропровода в стеклянной изоляции, включающий размещение навески жилообразующего материала внутри стеклянной трубки, расплавление трубки с навеской в поле высокочастотного индуктора, создание внутри трубки давления, воздействующего на поверхность микрованны и отличного от атмосферного, формирование микрованны вытягивание из нее капилляра, заполненного жилообразуюгцим материалом, и создание фронта кристаллизации жилы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества микро- провода иа полупроводниковых материалов, до расплавления трубки в поле индуктора осуществляют нагрев навески до температу 765888ры, при которой глубина проникновенияэлектромагнитного поля индуктора в Материал навески становится равной ее поперечным размерам, указанный нагрев пре-кращают после начала плавления навески,одновременно производят обдув стекляннойтрубки инертным газом изнутри н снаружи,причем давление на поверхность микрованнысоздают путем упомянутого внутреннегообдува, а стеклянный капилляр вытягиваютсо скоростью, обеспечивающей на фронте16 кристаллизации жилы значения коэффициентов распределения электрически активныхпримесей, входящих в состав микрованны,не более 1.2. Способ по п, 1, отличающийся тем,что при использовании германиевой навески43 нагрев ведут до температуры 450 - 550 С.3. Способ по п. 1, отличающийся тем,что скорость потока инертного газа в струе,воздействующей на поверхность микрованны,равнрмерно повышают в процессе литья.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР505032, кл. Н 01 В 13/06, 1973.Сос ехр тавитель Е ед К. Шуф ж 844 енного к тений и 5, Раушс Зиновь И Государст делам изобре Москва, Ж - 3 П Патентэ,Редактор М. ЛиковичЗаказ 6826/8ВНИИПпо13035,филиал ПП ич Корректор Г. ПазПодписноемнтета СССРоткрытийая наб., д, 4/5ул. Проектная, 4 ва