179820. lajstromszámú szabadalom • Eljárás n-tipusú rétegek előállítására Si félvezető kristályon
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 179820 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZOLGALAT! TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1980. I. 22. (121/80) Nemzetközi osztályozás: H 01 L 21/22 U 520 Közzététel napja: 1982. IV. 28. Megjelent: 1984. III. 31. Feltalálók: Szabadalmas: Puskás László oki. vegyész, 45%, Egyesült Izzólámpa és Villamossági dr. Motál György oki. fizikus, 25%, Rt., Budapest Huszka Zoltán oki. v. mérnök, 15%, Szendrő István oki. fizikus, Budapest 15%, Eljárás n-típusú rétegek előállítására Sí félvezető kristályon 1 A találmány tárgya eljárás Si félvezető kristályon n-típusú rétegek leválasztására, újfajta adalékolási módszer segítségével. A találmány értelmében a folyadékvagy gázhalmazállapotú diffuzánsokat az illető diffuzáns és a Si02 által alkotott üvegfázisnak olvadáspontja alatti hőmérsékleten, igen rövid ideig, általába» 1—30 s időtartamig, de igen nagy koncentrációban, juttatjuka reakciótérbe. E három feltétel együttes alkalmazásával meglepően jó eredményeket érünk el. A nagy koncentráció azt jelenti, hogy annyi diffuzánst használunk, amennyi az adott hőmérsékleten és az adott rövid idő alatt az összes szeletek felületén telítési koncentrációt hoz létre, azaz a diffuzáns mennyiségét tovább növelve ez már nem okoz felületi ellenállás (Rs) csökkenést. Ennek eléréséhez a reaktorcső átmérőjétől függően célszerűen 0,1—5 mmól/s mennyiségű diffuzánst alkalmazunk. A találmány különösen alacsony felületi koncentrációjú (Cs), azaz nagy felületi ellenállású (Rs), foszforral adalékolt n-típusú rétegek homogén, reprodukálható leválasztására alkalmas. Igen előnyösen alkalmazhatjuk továbbá nagy koncentrációjú (alacsony felületi ellenállású) rétegek, pl. emitter készítésére is abban az esetben, ha inaktív foszfor beépülését el akarjuk kerülni. A találmány szerinti eljárás egyik legelőnyösebb megvalósítási formája az, hogy valamely folyadék-halmazállapotú diffuzánst, például foszforoxikloridot, foszfortrikloridot stb. finom eloszlású permet formájában juttatjuk a reakciótérbe, hogy a fent említett nagy koncentrációt biztosítani tudjuk. 2 Ismeretes, hogy a félvezető technológiában n-típusú diffuzánsként leggyakrabban alkalmazott foszfor esetében a szokásos nyitott-csöves (vivőgázas) módszerrel magas Rs-ű rétegek reprodukálhatóan nem készíthetők, 5 a foszfornak a Sí-ben történő nagymérvű szilárd oldékonysága miatt. A foszforüveg olvadáspontja felett leválasztott rétegek már eleve alacsony Rs-űek. Ugyanakkor a már egyszer beoldódott foszfor mennyiségének csökkentésére, pl. 10 oxidációval nincs mód, mert a foszfor a Si-ban jobban oldódik, mint az oxidban. Tehát az alacsony felületi koncentrációt (magas Rs-et) már a leválasztáskor biztosítani kell. Ha azonban a leválasztást a szokásos módszerrel foszforüveg olvadáspontja alatti hőmérsékleten 15 végzik, a leválasztott réteg nagyon inhomogén és reprodukálhatatlan lesz. A homogenitás megjavítására történt kísérletek, amelyek szerint a diffuzánst a reakciócső hossztengelye mentén egyenletesen próbálták adagolni, vagy terelőlemezekkel egyenletesen eloszlatni, nem jár- 20 tak eredménnyel. A doppolóanyag hígításával vagy csökkentett adagolásával is történtek próbálkozások, de a problémát nem oldották meg. Olyan eljárás is ismeretes, ahol vékony Si02 réteg alkalmazásával próbálták a foszfor beadagolását csök- 25 kenteni. Eddig két másik módszer állt rendelkezésre az alacsony felületi koncentrációjú foszforral adalékolt rétegek előállítására, úgymint a vákuumampullás módszer és a doppelt oxidból történő diffúzió. 30 A vákuumampullás diffzió lényege, hogy a Si szeletet 179820
