162314. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium alapú diffuziós p-n átmenet előállítására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 162314 n Bejelentés napja: 1971. IV. 20. (VI-797) Közzététel napja: 1972. VIII. 28. Megjelent: 1974. X. 10. Nemzetközi osztAlyozás: B 01 j 17/34 H 01 I 7/44 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Bejelentés napja: 1971. IV. 20. (VI-797) Közzététel napja: 1972. VIII. 28. Megjelent: 1974. X. 10. Feltaláló(k): Tárczy Károly vili. mérnök, Budapest. Tulajdonos: Villamos Berendezés és Készülék Művek, Budapest. Eljárás szilícium alapú diffúziós p-n átmenet előállítására 1 A találmány tárgya eljárás szilicium alapú diffúziós p-n átmenet előállítására, előnyösen nagyfeszültségű erősáramú diódák előállításához. A doppolt felületi zónák kialakításához általában a periódusrendszer III és V csoportjának elemeit, előnyösen foszfort és bórt alkalmaznak. Ismert eljárásoknál, pl. sorrendben a következő műveleteket végzik el: A felszeletelt, megcsiszolt és megtisztított szilicium lapka(k) felületén termikusan foszforszilikát üveget hoznak létre a doppoló anyag következő átalakulása révén XP2 O s • YSi0 2 —PxSiyOz. XBjO, •ysio2 *BX Si v O z 10 Az egyik oldalról az üveget és a létrejött diffúziós réteget csiszolással eltávolítják, majd újabb tisztítás után szintén termikusan bórszilikát üveggel vonják be , 15 . Az utóbbi folyamat előidézéséhez különböző bórvegyületekét alkalmaznak. így pl. bortrioxidot vagy bórsavat vízben vagy alkoholban oldva visznek fel a felületre, majd az oldószerek elpárologtatása után magas hőfokon létrejön a bórszilikát üveg. Egy másik módszer a bórhalogének alkalmazásán alapszik (pl. B Cl3 , B Br3 ), melyeknél a bórszilikát üveg úgy jön létre, hogy a tiszta szilicium felület magas hőmérsékleten redukálja a bórréteget halogén vegyületeiből 4BC13 •3Si-*4B*3SiCl 4 . A vékony bórréteg létrejötte után a semleges vivőgázho^ (pl. Ar) adagolt oxigénnel a réteget bórtrioxiddá oxidáljuk, mely a szilíciummal reagálva bórszilikát üveget alkot. Az említett módszereknél a foszforszilikát üveg effektív védelmet nyújt, ha a bórszilikát üveget 1300 C* alatt hozzuk 30 25 30 létre; e hőmérséklet felett ugyanis a foszforszilikát üveg felszakadozik, nem lesz egyenletes. De nem csak a hőmérsékleti határ betartása szükséges ehhez. Az ismert technológiai eljárások során igen nehéz megfelelő vastagságú, egyenletes és pórusmentes réteget létrehozni. Ha a PjO, koncentráció nagy, a vivőgázból lerakodó, maró hatású anyag helyenként marási gödröket hoz létre. Ha viszont kisebb koncentrációt alkalmazunk, hosszabb idejű párologtatással, a felület egyes pontjain nagyobb lerakódás jöhet létre (főleg, ha vékony diffúziós réteg létrehozásáról van szó), s ez befolyásolja a diffúziós behatolás egyenletességét. A találmány alapja az a felismerés, hogy e hátrányok nagymértékben kiküszöbölhetők, ha a foszforszilikát üveg termikus előállításához a szilicium lapkát, illetve a forrásanyagkent használt ortofoszforsavat a hevítési tér eltérő hőmérsékleti zónáiban helyezzük el és a zónákat olyan Ütemben hevítjük, hogy amikor a forrásanyag 13 O* hőmérsékletű, akkor a szilicium lapka 1000 C* ± 50 C* hőmérsékletű és amikor a szilicium lapka 1300 C ± 50 C* hőmérsékletű, akikor a forrásanyag 600 C* ± 25 C* hőmérsékletű, majd a diffúziós folyamatot kellő ideig ismert módszerrel lefolytatjuk. A szilicium oxidáló atmoszférában 1000 C* fölött intenzíven oxidálódik, semleges atmoszférában az említett hőfok fölött erősen párolog. A forrásanyagként használt ortofoszforsavban 213 C* hőmérsékleten megindul a kristályvíz kiválása és kis mértékben végbemegy a következő átalakulás: 2H, P04 ^ P,0, *3H a O. • A fenti képlet értelmében folyamatosan keletkezik vízgőz, s ez a szilicium felület oxidálása révén védő réteget hoz létre, mely megvédi a szilíciumot a párolgástól és ugyanakkor 162314
