DE1187286B - Process for the production of an insulating layer by vapor deposition - Google Patents

Process for the production of an insulating layer by vapor deposition

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DE1187286B DER31665A DER0031665A DE1187286B DE 1187286 B DE1187286 B DE 1187286B DE R31665 A DER31665 A DE R31665A DE R0031665 A DER0031665 A DE R0031665A DE 1187286 B DE1187286 B DE 1187286B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

HOIbHOIb

Deutsche Kl.: 21 c - 2/33German class: 21 c - 2/33

Nummer: 1187 286Number: 1187 286

Aktenzeichen: R 31665 VIII d/21 cFile number: R 31665 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 11. Dezember 1961Filing date: December 11, 1961

Auslegetag: 18. Februar 1965Opening day: February 18, 1965

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer isolierenden Schicht, bei welchem im Vakuum mehrmals nacheinander ein isolierender Werkstoff auf eine Unterlage aufgedampft wird.The present invention relates to a method for producing an insulating layer in which an insulating material is vapor-deposited several times in a vacuum on a base will.

Dünne Isolatorschichten werden bei einer ganzen Anzahl von elektrischen Einrichtungen benötigt. Als Beispiel seien Supraleiterschaltungen genannt, bei denen eine sehr enge Kopplung zwischen einem Supraleiter, der einen Schaltstrom führt, und einem Element (beispielsweise einer Folie aus Supraleiterwerkstoff), das zum Teil vom supraleitenden in den normalen Zustand schaltbar ist, herrschen soll. Um die gewünschte enge Kopplung zu gewährleisten, soll der Abstand und damit die Isolierschicht zwischen dem Supraleiter und dem umzuschaltenden Element möglichst klein bzw. dünn sein. Auch in der Kondensatortechnik werden dünne Isolierschichten als Dielektrikum zwischen Metallschichten benötigt, um eine möglichst große Kapazität pro Volumeinheit zu erreichen.Thin layers of insulator are required in a number of electrical devices. as Examples are superconductor circuits in which a very close coupling between a Superconductor, which carries a switching current, and an element (for example a foil made of superconductor material), which is partly switchable from the superconducting to the normal state, should prevail. Around To ensure the desired close coupling, the distance and thus the insulating layer between the superconductor and the element to be switched must be as small or thin as possible. Also in capacitor technology thin insulating layers are required as a dielectric between metal layers to achieve the largest possible capacity per unit of volume.

Es ist bekannt, daß man sehr dünne Isolatorschichten durch Aufdampfen im Vakuum herstellen kann. Es ist ferner bekannt, Festkondensatoren durch abwechselndes Aufdampfen leitender und isolierender Schichten herzustellen. Die isolierenden Schichten können dabei durch gleichzeitiges oder aufeinanderfolgendes Aufdampfen verschiedener Isolierwerkstoffe gebildet werden.It is known that very thin insulating layers can be produced by vapor deposition in a vacuum can. It is also known to make solid capacitors conductive and insulating by alternating vapor deposition To make layers. The insulating layers can be made by simultaneous or successive Vapor deposition of various insulating materials are formed.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß auf gedampfte Isolierschichten nie völlig frei von Poren sind. Dies stellt einen schwerwiegenden Nachteil dar, da die Isolationsfähigkeit durch diese Poren leidet. Wenn man insbesondere auf eine nicht völlig porenfreie Isolierschicht, die sich auf einer metallischen Unterlage befindet, durch Aufdampfen eine weitere leitende Schicht aufbringt, können durch das in die Poren hineinreichende aufgedampfte Metall Kurzschlüsse entstehen.In practice, however, it has been shown that vapor-deposited insulating layers are never completely free of pores are. This is a serious disadvantage since the insulation capacity suffers due to these pores. If you look in particular on a not completely pore-free insulating layer, which is on a metallic Underlay is located, another conductive layer is applied by vapor deposition, can through the into the Vaporized metal short-circuits that reach into pores occur.

Man hat bisher angenommen, daß die Poren in aufgedampften Isolierschichten durch kleine Verunreinigungspartikeln verursacht werden, die kleine Bereiche der Unterlage gegen den aufgedampften Isolierwerkstoff abschattieren. Diese Hypothese hat sich jedoch als nicht haltbar erwiesen, da ein Aufdampfen von mehreren Verdampferschiffchen oder von einem Verdampferschiffchen, das während des Aufdampfens an verschiedene Stellen innerhalb der Vakuumkammer gebracht wurde, wodurch eine Schaumbildung eigentlich vermieden werden sollte, auch keine porenfreieren Aufdampfschichten ergab.It has hitherto been assumed that the pores in vapor-deposited insulating layers are caused by small contaminant particles that shade small areas of the base against the vapor-deposited insulating material. This hypothesis has been proven However, it has not been shown to be durable, as evaporation of several evaporation boats or of one Evaporation boat that moves to different places inside the vacuum chamber during evaporation was brought, whereby a foam formation should actually be avoided, also none pore-free Evaporation layers resulted.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß Verfahren zur Herstellung einer isolierenden
Schicht durch Aufdampfen
It has now been shown, surprisingly, that a method for producing an insulating
Layer by vapor deposition

Anmelder:Applicant:

Radio Corporation of America,Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,Dr.-Ing. E. Sommerfeld and Dr. D. v. Bezold,

Patentanwälte, München 23, Dunantstr. 6Patent Attorneys, Munich 23, Dunantstr. 6th

Als Erfinder benannt:
Leslie Lewis Burns jun.,
Princeton, N. J. (V. St. A.)
Named as inventor:
Leslie Lewis Burns Jr.,
Princeton, NJ (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Dezember 1960
(76 288)
Claimed priority:
V. St. v. America December 16, 1960
(76 288)

sich mit einem Verfahren zum Herstellen einer isolierenden Schicht, bei welchem im Vakuum mehrmals nacheinander ein isolierender Werkstoff auf eine Unterlage aufgedampft wird, dann porenfreie Schichten erzeugen lassen, wenn gemäß der Erfindung der Druck zwischen zwei Aufdampfvorgängen erhöht und dann wieder auf einen zum Aufdampfen der nächsten Lage der Schicht geeigneten Wert abgesenkt wird.deal with a method for producing an insulating layer, in which in a vacuum several times one after the other an insulating material is vapor-deposited onto a base, then pore-free layers can be generated if, according to the invention, the pressure between two evaporation processes is increased and then again on one to vaporize the next Position of the layer appropriate value is lowered.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auf die Unterlage zuerst bei einem Druck von weniger als 10~4 Torr eine Lage aufgedampft, die höchstens 100000 A dick ist, dann wird der Druck im Aufdampfraum auf Atmosphärendruck erhöht, und anschließend wird bei einem Druck unter 10~4 Torr eine zweite Lage aufgedampft, deren Dicke höchstens 10 000 Ä beträgt.According to a development of the invention is deposited onto the support first, at a pressure of less than 10 -4 Torr, a position which is at most 100000 A is thick, then the pressure is increased in the vapor deposition chamber to atmospheric pressure, and subsequently at a pressure below 10 ~ 4 Torr, a second layer is vapor-deposited, the thickness of which is at most 10,000 Å.

Zur Druckerhöhung wird vorzugsweise ein trokkenes Inertgas in den Aufdampfraum eingelassen.To increase the pressure, a dry inert gas is preferably admitted into the vapor deposition chamber.

Die Erfindung und eine Theorie der ihr zugrunde liegenden Effekte sollen nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, es zeigtThe invention and a theory of the effects on which it is based will now be based on the drawing to be explained in more detail, it shows

F i g. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer dünnen Isolierschicht, wie sie vermutlich beim Aufdampfen eines isolierenden Werkstoffes auf eine Metalloberfläche entsteht,F i g. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin insulating layer, as it is believed to be during vapor deposition an insulating material is created on a metal surface,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 dargestellten Schicht, nachdem der Druck auf Atmosphärendruck erhöht worden ist, FIG. 2 is a cross-sectional view of that shown in FIG Layer after the pressure has been increased to atmospheric pressure,

509 509/307509 509/307

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten isolierenden Schicht undFig. 3 is a cross-sectional view of an insulating fabricated by the method according to the invention Layer and

F i g. 4 eine QuersdbnittSansicht zweier im Vakuum aufgedampfter Metallscbichten, zwischen denen, sich eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte isolierende Schicht befindet.F i g. 4 is a cross-sectional view of two in a vacuum vapor-deposited metal layers, between them, themselves an insulating layer produced by the method according to the invention is located.

F i g. 1 zeigt einen. Metallfilm 10, auf dem ein IsolatorfihnU niedergeschlagen ist. Der Film ist in üblicher Weise, d. h. durch Vakuumverdampfung, to näedeigeechlagea. Für Supraleiterzwecke hat sich Siliziummonoxyd (SiO) als besonders geeignet erwiesen. EHe Vakuumverdampfung wird vorzugsweise bei einem ziemlich niedrigen Druck, beispielsweise 10~s oder 10~emm Hg durchgeführt. Zufriedenstellende Ergebnisse werden jedoch auf jeden Fall erhalten, wenn der Druck weniger als 10~4 mm Hg beträgt. Das Silkiummonoxyd befindet sich in einem innerhalb der Vakuumkammer angeordneten Schmelzerste Verfahrensschritt darin, daß man eine Schicht von 1500 A Dicke aufbringt. Sodann erhöht man den umgebenden Druck, und zwar vorzugsweise auf Atmosphärendruek. Dies kann in der Weise erfolgen, daß man Luft in die Vakuumkammer eintreten läßt. Allerdings warden dadurch unerwünschte Verunreinigungen, beispielsweise Feuchtigkeit, eingeführt. Man erhöht daher den umgebenden Druck vorzugsweise in der Weise, daß man ein trockenes Inertgas, beispielsweise trockenen Stickstoff oder trockenes Helium, einläßt. Diese Druckerhöhung wirkt sich dahingehend aus, daß Poren, wie in F i g. 2 gezeigt, gebildet werden. Der letzte Verfahrensschritt besteht sodann darin, daß man den umgebenden Druck wieder auf einen Vakuumwert erniedrigt. Wie bereits erwähnt, soll das Vakuum während des ersten Verfahrensschrittes und während dieses letzten Verfahrensschrittes niedriger als 10~4 mm Hg sein. Sodann wird eine zweite Schicht des Isoliermaterials., d. h. ausF i g. 1 shows a. Metal film 10 on which an insulating film is deposited. The film is in the usual way, ie by vacuum evaporation, to Näedeigeechlagea. Silicon monoxide (SiO) has proven to be particularly suitable for superconductor purposes. EHe vacuum evaporation is preferably carried out at a fairly low pressure, for example 10 ~ s or 10 ~ e mm Hg. However, satisfactory results are obtained in any case if the pressure is less than 10 ~ 4 mmHg. The silicon monoxide is located in a melting stage which is arranged inside the vacuum chamber, in which a layer 1500 Å thick is applied. The surrounding pressure is then increased, preferably to atmospheric pressure. This can be done by allowing air to enter the vacuum chamber. However, this introduces undesirable contaminants such as moisture. The ambient pressure is therefore preferably increased in such a way that a dry inert gas, for example dry nitrogen or dry helium, is admitted. This increase in pressure has the effect that pores, as in FIG. 2 shown. The last step in the process then consists in reducing the ambient pressure to a vacuum value again. As already mentioned, the vacuum should be less than 10 ~ 4 mm Hg during the first process step and during this last process step. Then a second layer of the insulating material., Ie from

ebenfalls Niederdruck-Gaseinschlüsse. Jedoch treten diese Gaseinschlüsse in willkürlicher Verteilung auf, und diese willkürliche Verteilung ist von der willkür-also low-pressure gas inclusions. However, these gas inclusions occur in an arbitrary distribution, and this arbitrary distribution is of the arbitrary

tiegel und wird1 auf eine Temperatur von 12900C ao Siliziummonoxyd, auf die erste Schicht im Vakuumcrucible and is 1 to a temperature of 1290 0 C ao silicon monoxide, on the first layer in a vacuum

erhitzt. Mit der Vakuumverdampfung wird so lange aufgedampft. In der zweiten Schicht befinden sich fortgefahren, bis eine gewünschte Schichtdicke von
beispielsweise 1500A erreicht ist. Die Schichtdicke
kann in der Weise bestimmt werden, daß man den
heated. With vacuum evaporation, vaporization takes place for so long. In the second layer are continued until a desired layer thickness of
for example 1500A is reached. The layer thickness
can be determined in such a way that the

EiMtzungsvorgaeg zeitlich steuert oder aber, daß 25 liehen Verteilung der Poren in der ersten Schicht man das Siliziummonoxyd sich gleichzeitig auf die verschieden. Die bei abermaliger Erhöhung des umgewünschle Unterlage und auf einen Quarzkristall, gebenden Druckes in der zweiten Schicht auftretender in einen elektrischen Schwingkreis eingeschaltet den Implosionen rufen daher in der zweiten Schicht ist, niederschlagen läßt. In dem Maße, wie sich das Poren hervor, die nicht mit den in der ersten Schicht Siliziummonoxyd auf dem Kristall niederschlägt, 30 befindlichen Poren zusammenfallen, so daß kein ändert sich die Schwmgungsfrequenz. Indem man durchgehender Weg oder Kanal zwischen der oberen die Frequenzänderung mißt, kann man die Verdamp- Fläche der zweiten Isolierschicht und der unteren fung abstoppen bzw. beenden, wenn die gewünschte Fläche der ersten Isolierschicht auftritt. Dicke erreicht ist. F i g. 3 zeigt einen erfindungsgemäß gebildeten Iso-EiMtzungsvorgaeg timed or that 25 borrowed distribution of the pores in the first layer the silicon monoxide is applied to the different at the same time. If the value is increased again, the umünschle Backing and on a quartz crystal, giving pressure occurring in the second layer switched into an electrical oscillating circuit the implosions therefore call in the second layer is, lets down. To the extent that the pores emerge, which do not match those in the first layer Silicon monoxide precipitates on the crystal, 30 pores located collapse, so that no the oscillation frequency changes. By having a continuous path or channel between the upper If the frequency change is measured, one can see the evaporation area of the second insulating layer and the lower Stop or end fungus when the desired area of the first insulating layer appears. Thickness is reached. F i g. 3 shows an iso-

latorfilm. Die Metallschicht ist bei 14 gezeigt, wäh-lator film. The metal layer is shown at 14 while-

Es wird angenommen, daß während der oben beschriebenen Vakuumverdampfung in dem Film sehr kleine Gasblasen von vermindertem Druck eingeschlossen werden. Zwei derartige Einschlüsse sind in Fig. 1 bei 12 und 13 angedeutet. Diese Einschlüsse treten in wiHkürhcher Anordnung und Verteilung auf. Es wird femer angenommen, daß, wenn der umgebende Druck auf Atmosphärendruek erhöht wird, diese kleinen Einschlüsse implodieiren, wie es bei 12 und 13 in F i g. 2 angedeutet ist. Durch diese Implorend die erste Isolatorschicht mit 15 und die zweite Isolatorschicht mit 16 bezeichnet sind. In der ersten Schicht befinden sich Poren 17 und 18, während in der zweiten Schicht sich Poren 19,20 und 21 befinden. Die Poren in den beiden Schichten decken sich nicht, so daß von der oberen Fläche 22 zur unteren Fläche 23 kein durchgehender Weg oder Kanal besteht. Dampfte man die beiden Schichten auf, ohne daß während des Intervalls zwischen den zwei Aufdampfschritten derIt is believed that during the above-described vacuum evaporation in the film very small gas bubbles are enclosed by reduced pressure. Two such inclusions are in 1 indicated at 12 and 13. These inclusions occur in different arrangement and distribution. It is also believed that if the surrounding Pressure is increased to atmospheric pressure, these small inclusions implode, as in 12 and 13 in FIG. 2 is indicated. Through this imploring the first insulator layer is denoted by 15 and the second insulator layer is denoted by 16. In the first Layer there are pores 17 and 18, while in the second layer there are pores 19, 20 and 21. The pores in the two layers do not coincide, so that from the upper surface 22 to the lower surface 23 there is no continuous path or channel. If you vaporized the two layers without any during the Interval between the two evaporation steps of the

Man würde statt dessen zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen durchlaufende Poren, genauso wie es in F i g. 2 gezeigt ist, erhalten.Instead, one would use pores between the two opposite surfaces, just as it is in FIG. 2 is obtained.

F i g. 4 zeigt einen Kondensator mit der erfindungsgemäßen verbesserten Isolierschichtanordnuing. Die Schichten 25 und 26 bestehen aus Metall, beispielsweise Tantal oder Kupfer oder irgendeinem anderen Metall, während die Schichten 27 und 28 gemeinsamF i g. 4 shows a capacitor with the improved insulating layer arrangement according to the invention. the Layers 25 and 26 are made of metal such as tantalum or copper or any other Metal, while layers 27 and 28 are common

sionen werden die Poren· verursacht, die dann Durch- 45 umgebende Druck erhöht wird, so würde man den trittskanäle für nachträglich im Vakuum aufgedampfte erfindungsgemäß verbesserten Film nicht erhalten. MetaHschkiiten bilden. Eine derartige Schicht (nicht
gezeigt) greift in diesem Fall in die Poren hinein und
bildet einen Kurzschluß mit der Metallschicht 10.
If the pores are caused by sions, the surrounding pressure is then increased, so the passageways would not be obtained for the film which is subsequently improved by vacuum vapor deposition according to the invention. Form metaHshkiites. Such a layer (not
shown) reaches into the pores in this case and
forms a short circuit with the metal layer 10.

Die obige Theorie erklärt, warum die früher vor- 50
geschlagenen Verfahren zur Lösung des Problems
ohne Erfolg geblieben sind. Sie erklärt ferner, warum
es auch nicht zu einem gänzlich zufriedenstellenden
Resultat führt, wenn man die Dicke der Schicht erhöht. In der Tat hat man Saiaummonoxydschichten 55 den erfindungsgemäß hergestellten Isolierfilm umvon mehr als 20000 A Dicke in einem einzigen Ver- fassen. Die in den beiden Schichten 27 und 28 befahrensschritt aufgedampft, ohne damit das Problem findlichen Poren sind nicht gezeigt. Bei einer prakder Poren bewältigen zu können. Es wird angenom- tischen Ausführungsform des Kondensators kann die men, daß selbst bei so dicken Schichten immer noch
Implosiooen auftreten, die die unerwünschten Poren,
wie in Fig.2 gezeigt, verursachen.
The above theory explains why the earlier 50
suggested method of solving the problem
have remained unsuccessful. She also explains why
it is not entirely satisfactory either
Result is if you increase the thickness of the layer. Indeed, seam monoxide layers 55 have the insulating film made in accordance with the present invention by more than 20,000 Å in thickness in a single composition. The pores, which are vapor-deposited in the two layers 27 and 28 without causing the problem, are not shown. To be able to cope with a prakder pores. It is assumed that the capacitor can be designed in such a way that even with such thick layers
Implosiooen occur, which the unwanted pores,
as shown in Fig.2.

Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird zunächst eine Isolierschicht, beispielsweise aus Siliziummonoxyd, von ungefähr der Hälfte der gewünschten Gesamtdicke durch Vakuumverdampfen in der bereits beschriebenen Weise gebildet. Wenn beispielsweise eine Schicht von insgesamt 3000A Dicke gebildet werden soll, so besteht der Gesamtdicke der beiden Schichten 27 und 28 in der Größenordnung von 50 bis 1000 A betragen. Bisher war es, soweit hier bekannt, nicht möglich, durch Vakuumverdampfung großflächige Isolatorfilme für Kondensatoren mit einer Dicke von kleiner als 20000 A herzustellen.To carry out the method according to the invention, an insulating layer, for example from silicon monoxide, of about half the desired total thickness by vacuum evaporation formed in the manner already described. For example, if a shift of total 3000A thickness is to be formed, the The total thickness of the two layers 27 and 28 is of the order of 50 to 1000 Å. Until now As far as is known here, it was not possible to use vacuum evaporation for large-area insulating films Manufacture capacitors with a thickness of less than 20,000 A.

Siliziummonoxyd ist hier lediglich als Beispiel der in Frage kommenden Isoliermaterialien angeführt. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf dieses spezielle Material beschränkt. SMiziummonoxyd eignetSilicon monoxide is only given here as an example of the insulating materials that can be used. Of course, the invention is not limited to this specific material. Silicon monoxide is suitable

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sich besonders für Supraleiteranordnungen, da es bei den in Frage kommenden niedrigen Temperaturen (nur einige wenige Grad Kelvin) nicht willkürlich springt oder reißt. Auch für Kondensatoranordnungen verwendet man gewöhnlich Siliziummonoxyd. Das Verfahren zur Herstellung des Filmes ist genau das gleiche wie das oben beschriebene. Andere in Frage kommende Materialien sind Kalziiumfiuorid, Siliziumdioxyd, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd und Magnesiurnfluorid. ι ηis particularly suitable for superconductor arrangements, since it is possible at the low temperatures in question (only a few degrees Kelvin) does not jump or tear arbitrarily. Silicon monoxide is also usually used for capacitor arrangements. The method of making the film is exactly the same as that described above. Others in Materials in question are calcium fluoride, silicon dioxide, aluminum oxide, beryllium oxide and Magnesium fluoride. ι η

Bei der obigen Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß die beiden niedergeschlagenen Filme beide aus dem gleichen Material bestehen. Es ist aber ebenso gut möglich, für die verschiedenen Schichten verschiedenartige Materialien zu verwenden, beispielsweise Kalzmmfluorid für die eine Schicht und Siliziummonoxyd für die andere. Manchmal ist es auch erwünscht, mehr als nur zwei in der oben beschriebenen Weise niedergeschlagene Isolierfilme vorzusehen. Drei oder mehr Filme können beispielsweise dann verwendet werden, wenn die gewünschte Gesamtdicke der Isolation sehr klein ist. Wenn die Einzelschichten sehr sehr dünn sind, werden viel mehr Poren gebildet, und die Wahrscheinlichkeit, daß Poren in den verschiedenen Schichten zusammenfallen oder sich decken, ist entsprechend größer.The above description has assumed that the two deposited films are both made of consist of the same material. But it is just as possible to have different types for the different layers To use materials, for example calcium fluoride for the one layer and silicon monoxide for the other. Sometimes it is also desirable to have more than two insulating films deposited as described above. For example, three or more films can be used if the overall thickness is desired the isolation is very small. If the individual layers are very, very thin, there will be many more Pores formed, and the likelihood that pores in the different layers will collapse or coincide is correspondingly larger.

Obgleich anzunehmen ist, daß die oben vorgetragene Theorie für das Auftreten von Poren in niedergeschlagenen Isolatorschichten richtig ist, gjbt es noch eine andere Theorie, die möglicherweise die Poren erklären kann. Nach dieser Theorie bauen sich auf dem im Vakuum niedergeschlagenen Isoliermaterial willkürlich verteilte elektrostatische Ladungen auf. Ebenso können Ladungen in den Teilchen des niedergeschlagenen Materials auftreten. Haben die in der Isolatorschicht aufgebauten Ladungen das gleiche Vorzeichen wie die in den Isolatorteilchen gebildeten Ladungen, so werden diese Teilchen von den willkürlich verteilten statischen Ladungszentren abgestoßen, und als Folge davon bilden sich die bereits beschriebenen Poren. Nach dieser Theorie werden bei Erhöhen des umgebenden Druckes auf Ataiosphärendruek die elektrostatischen Ladungen abgeleitet. Es wird daher die zweite, nachträglich im Vakuum auf die erste Schicht aufgedampfte Schicht nicht von den Porenbereichen abgestoßen, sondern sie wird statt dessen von verschiedenen willkürlich verteilten statischen Ladungszentren abgestoßen.Although it can be assumed that the theory presented above for the occurrence of pores in precipitated Insulator layers is correct, there is another theory that may be the Can explain pores. According to this theory, build on the insulating material deposited in the vacuum randomly distributed electrostatic charges. Likewise, there can be charges in the particles of the precipitated material. Do the charges built up in the insulator layer have that the same sign as the charges formed in the insulator particles, then these particles are of repelled the randomly distributed static charge centers, and as a result the already described pores. According to this theory, when the surrounding pressure increases, Ataiosphärendruek the electrostatic charges derived. It is therefore the second, later in the The layer deposited in a vacuum on the first layer is not repelled from the pore areas, but rather Instead, it is repelled by various randomly distributed static charge centers.

Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht von einer der oben erörterten Theorien abhängig. Beide Theorien sind lediglich als Hilfsmittel aufzufassen, durch die erklärt werden soll, warum die vorliegende Erfindung zu dem genannten verbesserten Resultat führt. Tatsache ist, daß, ungeachtet der genannten Theorien, die vorliegende Erfindung sich als durch und durch erfolgreich erweist. Es sind bis jetzt bereits mehrere hundert Filme erfindungsgemäß hergetellt worden, ohne daß auch nur ein einziger Isolationsfehler beobachtet werden konnte.Of course, the present invention is not dependent on any of the theories discussed above. Both theories are merely an aid which is to explain why the present invention is improved over the aforesaid Result leads. The fact is that regardless of the theories recited, the present invention proves successful through and through. There are up to now several hundred films have been produced according to the invention without even one the only insulation fault could be observed.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen einer isolierenden Schicht, bei welchem im Vakuum mehrmals nacheinander ein isolierender Werkstoff auf eine Unterlage aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zwischen zwei Aufdampfvorgängen erhöht und dann wieder auf einen zum Aufdampfen der nächsten Lage der Schicht geeigneten Wert abgesenkt wird.1. A method for producing an insulating layer, in which in a vacuum several times in succession an insulating material is vapor-deposited onto a base, characterized in that, that the pressure increases between two evaporation processes and then again on one for evaporation of the next layer of Layer appropriate value is lowered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Unterlage zuerst bei einem Druck von weniger als 10~4Torr eine Lage aufgedampft wird, die höchstens 10000 A dick ist, daß dann der Druck im Aufdampfraum auf Atmosphärendruck erhöht wird und daß anschließend bei einem Druck unter 10~4 Torr eine zweite Lage aufgedampft wird, deren Dicke höchstens 10000 Α beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that a layer is evaporated onto the substrate at a pressure of less than 10 ~ 4 Torr, which is at most 10,000 A thick, that then the pressure in the evaporation chamber is increased to atmospheric pressure and that then at a pressure below 10 ~ 4 Torr, a second layer is evaporated, the thickness of which is at most 10,000 Α. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckerhöhung ein trockenes Inertgas in den Aufdampfraum eingelassen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a pressure increase dry inert gas is let into the evaporation room. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 620 405.
Considered publications:
British Patent No. 620 405.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 509/307 2.65 © Bundesdruckerei Berlin509 509/307 2.65 © Bundesdruckerei Berlin
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414968A (en) * 1965-02-23 1968-12-10 Solitron Devices Method of assembly of power transistors
US3461550A (en) * 1965-09-22 1969-08-19 Monti E Aklufi Method of fabricating semiconductor devices
US3421055A (en) * 1965-10-01 1969-01-07 Texas Instruments Inc Structure and method for preventing spurious growths during epitaxial deposition of semiconductor material
US3432920A (en) * 1966-12-01 1969-03-18 Rca Corp Semiconductor devices and methods of making them
US3697794A (en) * 1969-03-19 1972-10-10 Rca Corp Photocathode comprising layers of tin oxide, antimony oxide, and antimony
US3617375A (en) * 1969-08-11 1971-11-02 Texas Instruments Inc Electron beam evaporated quartz insulating material process
US3934059A (en) * 1974-02-04 1976-01-20 Rca Corporation Method of vapor deposition
US4140548A (en) * 1978-05-19 1979-02-20 Maruman Integrated Circuits Inc. MOS Semiconductor process utilizing a two-layer oxide forming technique
GB2140460B (en) * 1983-05-27 1986-06-25 Dowty Electronics Ltd Insulated metal substrates
FR2575766B1 (en) * 1984-10-09 1987-03-20 Centre Nat Rech Scient METHOD OF FORMING, UNDER LOW PRESSURE, AN INSULATING LAYER OF ELECTRONIC QUALITY ON A SUBSTRATE

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB620405A (en) * 1946-04-23 1949-03-24 Alexander Frederic Fekete Improvements in or relating to compact electric condensers

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2734478A (en) * 1956-02-14 Copper
GB580137A (en) * 1943-07-03 1946-08-28 Kodak Ltd Improvements in the production of light reflecting layers
US2593829A (en) * 1949-01-13 1952-04-22 Bayer Ag Electrical capacitor and foil therefor
US2903780A (en) * 1952-08-19 1959-09-15 Int Standard Electric Corp Manufacture of electrical capacitors
US2932588A (en) * 1955-07-06 1960-04-12 English Electric Valve Co Ltd Methods of manufacturing thin films of refractory dielectric materials
US2840489A (en) * 1956-01-17 1958-06-24 Owens Illinois Glass Co Process for the controlled deposition of silicon dihalide vapors onto selected surfaces
US2930951A (en) * 1957-07-08 1960-03-29 Gen Electric Electrical capacitor
US3025441A (en) * 1958-09-19 1962-03-13 Gen Electric Electrical capacitor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB620405A (en) * 1946-04-23 1949-03-24 Alexander Frederic Fekete Improvements in or relating to compact electric condensers

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Publication number Publication date
GB978992A (en) 1965-01-01
JPS3811034B1 (en) 1963-07-03
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FR1307784A (en) 1962-10-26

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