150791. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető egykristályszeletek vékonyítására

Megjelent: 1964. június 1. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG •flT N> SZABADALMI LEÍRÁS ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 150.791 SZÁM Nemzetközi osztály: H 01 1 MA—1193 ALAPSZÁM Magyar osztály: 21 g 1—16 SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Eljárás félvezető egykristályszeletek vékonyítására MTA Műszaki Fizikai Kutató Intézet Feltaláló: Németh Tiborné, tudományos munkatárs, budapesti lakos A bejelentés napja: 1962. október 1. A szabadalom félvezető egykristályok (germánium, szilícium, mtermetallikus anyagok) kívánt vékonyságú szeleteinek előállítására vonatkozik, amelyet nagyfrekvenciás tranzisztorok előállítására használnak fel. A tranzisztorok frenvencianövelésének két alapvető feltétele van. Az egyik, gyorsítótár kialakítása, amelyet diffúziós eljárással vékony réteg formájában biztosítanak a kristályszelet felületén. A másik, vékony bázisréteg előállítása. A vékony bázisréteg előállítása során figyelemmel kell lenni arra a körülményre, hogy a szelet egyik oldalán van a vékony diffúziós réteg, aminek a szelet vékonyítása után változatlan tulajdonságokkal (adott felületi koncentráció, diffúziós rétegvastagság, szennyezés eloszlás a vastagság függvényében) kell rendelkeznie. A szelet vékonyítására csak az alapanyag sajátságokkal rendelkező, diffúziós réteget nem tartalmazó oldal használható fel. Mivel azonban a levékonyítás után a két oldal nem különböztethető meg struktúrára, olyan eljárást kellett kidolgozni, ami egyrészt biztosítja a diffúziós réteg védelmét, másrészt a két oldal szabad szemmel történő megkülönböztethetőségét. Ily módon, olyan tranzisztor típusoknál, ahol az egyik oldal kitüntetett sajátságú, s ezen tulajdonságoknak nem szabad változnia a levékonyítási művelet során, az eljárás folyamán biztosítani kell: 1. a diffúziós réteg sértetlenségét, 2. a diffúziós profillal rendelkező emitter és diffúzió előtti alapanyagsajátságú kollektor oldal szabad szemmel történő megkülönböztetését. Erre a célra az elektromos mérések már nem alkalmazhatók sem a kristályok vékonysága (20—25 M), sem az ily módon bonyolulttá váló tranzisztor szerelési művelet miatt. A tranzisztor technológiában szokásosan alkalmazott kristály vékonyítási eljárás szerint a tranzisztorszereléshez felvágott kristálydarabkákat lúgos hidrogénperoxidban történő marással vékonyították a szükséges méretekig. Ez az eljárás alkalmazható minden olyan tranzisztor típusnál, amelyeknél nincs kitüntetett sajátságokkal rendelkező réteg, melynek megvédése, illetve felületi koncentráció értékének megtartása szükséges volna. Olyan tranzisztor típusoknál, ahol az egyik felület kitüntetett sajátságokkal rendelkezik, vagy az egyenletes rétegvastagság fontos szempont, a fenti eljárás nem alkalmazható. Az utóbbi azzal magyarázható, hogy akár teljes nagyságú szeleten, akár már a tranzisztorszereléshez szükséges kristályméretben történik a levékonyítás, az egykristály marásánál fellépő élhatások folytán a kristálydarabok párnásak lesznek, a szélek mentén elvékonyodnak; az élek mentén ugyanis a marási sebesség nagyobb, mint a kristály felületén. Ez a kristály törékenységét növeli meg, különösen vékony tartományokban (20—30 /*), s ezáltal a tranzisztorszerelésnél a selejtszázalék nagymértékben megnő. A deffiniálatlan szeletvastagság miatt a tranzisztor paraméterek beállítása így kézben nem tartható. A kristályok elvékonyítására szolgáló egyéb eljárások, pl. az Uhlir által használt (1) elektrolitikus marás a fenti célokra alkalmatlan, részben azért, mert kisméretű kristálylapoknál szerelési és kontaktálási nehézségek lépnek fel, részben mert a marási sebesség egyenlőtlen. Eljárásunk szerint az emitter oldali diffúziós réteg selejtmentesen megvédhető, ha előbb a tel-