158528. lajstromszámú szabadalom • Eljárás monolitikus félvezető eszközök előállítására
158523 6 fotolitográfiai és oxid-maszkos technikával történik. Ezen zónák kialakítására lassan diffundáló szennyezés, például antimon vagy arzén használható, vagy viszonylag gyorsabban diffundáló szennyezés, például foszfor diffundáítatható. Az alkalmazandó szennyezés megválasztása annak a megfontolásától függ, hogy a későbbi hőkezelésnél mennyire diffundál a szubsztrátumból. Egy jellegzetes példaként, az N-típusú 22 és 23 zónák, szennyezésként antimont használva, kb. 10:i0 atom cm- vagy ennél nagyobb felületi koncentrációig és egy vagy két mikron mélyságig diffundáltathatók. Amint a 3. ábra mutatja, a F-típusú szubsztárum felületén N-típusú epitaxiális 24 réteget alakítunk ki a szakterületen jól ismert bevonási eljárás segítségével. Találmányunk céljára az epitaxiális 24 réteg tipikusan két mikronnál kisebb vastagságú és specifikus példánkban kb. egy mikron vastagságú és antimonnal annyira szennyezett, hogy kb. 0,1 ohm-centiméteres egyenletes ellenállást biztosítson. Megjegyezzük, hogy definíció értelmében az egy mikron vastagságú réteg, amelynek 0,1 ohm-centiméter fajlagos ellenállása van, rétegellenállása 1000 ohm per négyzetcentiméi er. . Minthogy az epitaxiális növesztési eljárás lényegileg hőkezelése tartalmaz, a 22 és 23 zónákból bizonyos kidiffundálás történik az epitaxiális 24 rétegbe. Ez a magyarázata annak, hogy az epitaxiális 24 réteget a 3. ábrán nem ábrázoltuk egyenletes vastagságúnak. Amint a 4. ábra mutatja, a P-típusií szigetelő zónákat. rn\rJ. amilyen a 31 zóna. szelektíven diffundáltatjuk az epitaxiális 24 rétegen keresztül, hogy metsszék és ezáltal villamosan érintkezzenek azokkal a P-típusú szubsztrátum zónákkal, amelyek körülveszik a letakart rétegű 22 és 23 eltemetett zónákat. Ezek a szigetelő zónák fotolitográfiai és oxid-maszkos technikával lokalizálhatok és szilárd állapotban való diffúzióval alakíthatók ki, bórt alkalmazva akceptor szenynyezésként, 3X1019 atom/cm 2 felületi sűrűséggel a diffúzió után. A következő lépés, hogy 41 és 42 mély kontakt zónákat alakítsunk ki az 5. ábra szerint azáltal, hogy szelektíven diffundáltatjuk azokat az epitaxiális rétegen keresztül, hogy metsszék a takart réteges 22 és 23 zónák kerületi részeit. Ugyanúgy, mint az előző diffúziós lépésekben, a 41 és 42 zónák a standard fotolitográfiai és oxid-maszkos technikával lokalizálhatok. Tipikusan foszfor alkalmazható, amelynek felületi koncentrációja nagyobb, mint 1020 atom/cm 2 . Megjegyezzük, hogy a 41 és 42 zónák felhasználhatók arra, hogy meghatározzák a tranzisztor bázis területének oldalirányú kiterjedését, vagy hogy meghatározzák az ellenállás zónák oldalirányú geometriáját. Megjegyezzük, hogy az 5. ábrán a 41 és 42 mély kontakt zónák úgy vannak ábrázolva, hogy részben lefedik a 45 szigetelő zónát a 43 és 44 tartományokban. Ezt azért ábrázoltuk így, hogy hangsúlyozzuk, hogy kisfeszültségű alkalmazás számára ezek a zónák valóban metszhetik és részlegesen takarhatják egymást anélkül, hogy káros hatás keletkezne. Ez azt jelenti, hogy nem lényeges, hogy a mély kontakt alakzatok és a szigetelő alakzatok számára szolgáló diffúziós maszkok pontosan be legyenek állítva korábbi alakzatokhoz képest. A termelékenységet illetően ezek az enyhített tűrések a találmány tárgyának további előnyét jelentik. Minthogy az N-típusú szennyezések koncentrációja a 41 és 42 mély kontakt zónákban nagyobb, mint a P-típusú szennyezéseik koncentrációja a 45 szigetelő zónáiban, ezért az átfedés útján létrejött 43 és 44 zónák viszonylag nagy ellenállású N-típusú vezetők lesznek. A következő lépés, amint azt a 6. ábra mutatja, az, hogy nem-szelektíven P-típusú szennyezéseket diffundáltatunk az epitaxiális réteg felületébe. Az akceptor szennyezések koncentrációját, amely a P-típusú nem-szelektív diffúzióból származik, előnyösen úgy szabályozzuk, hogy elég alacsony legyen, hogy az N-típusú 41 és 42 mély kontakt zónák ne alakuljanak át intrinsic vagy P-típusú zónákká, de elég magas legyen ahhoz, hogy a 24 réteg minden más részében P-típusú 51, 52 és 53 zónákat alkosson, amelyekben az ionizált szenynyezés atomok koncentrációja a felülettől befelé növekvő távolsággal csökken. Az 51 és 52 zónák alkothatják egy ellenállás testjét, vagy egy tranzisztor bázisát. Ezeket a zónákat olyan mélységig kell bediffundáltatni, amely nagyobb, mint amekkorára ezt követően a tranzisztor emitterét diffundáltatjuk. Ennél a specifikus kiviteli alaknál az 51, 52 és 53 zónák kb. 0,5 mikronos kezdő mélységig vannak diffundáltatva, 3X10t9 Szenny ezés/cm 2 -nél nagyobb felületi koncentrációval és ilyen módon ebben a zónában kb. 300 ohm/cm2 effektív rétegelenállást adnak. Egy utolsó szelektív diffúziós lépéssel a kis ellenállású N-típusú 61 és 62 emitter zónákat alakítjuk ki, amint azt a 7. ábra mutatja. Ezt a viszonylag kis mélységű N-típusú diffúziót ugyanazon a hőmérsékleten lehet végezni, mint amelyen az N-típusú mély kontakt zónákat az előbbi ismertetés szerint kialakítottuk, de a diffundáltatást rövidebb ideig végezzük. Egy specifikus kiviteli alaknál az emitter zónákat 0,4 mikron mélységig diffundáltatjuk, 10'-'° foszfor atom/cm2-nél nagyobb felületi sűrűség mellett. Amennyiben ez az N-típusú emitter diffundáltatás szelektív fotográfiai eljárás, lehetséges, hogy — bár a bonyolultság némi növelésével — ismét N-típusú szennyezéseket diffundáltassunk a mély kontakt zónákba, hogy kiegyenlítsük az ezen zónákba történt nem-szelektív P-típusú diffúzió hatásait. Ennek a választásnak a végrehajtása ott lesz előnyös, ahol minimális soros kollektor ellenállás a cél, például kis teljesítmény disszipációjú, nem-telítéses logikai 65 áramköröknél. 10 !5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
