159540. lajstromszámú szabadalom • Eljárás planar technológiával készülő félvezető termékek stabilitásának fokozására
159540 3 4 hasadó és az oxidba jutó proton hatását. Az irodalmi adatok szerint enyhén doppolt (1—5-1018 atom/cm3 ) P típusú anyag felületén inverzió is felléphet, ha az oxidrétegben ~1012 pozitív töltéssűrűség van, jelen. A vizsgálatok szerint a szilicumdioxid réteg töltései elektromos tér és 200 C° feletti hőmérséklet hatására az oxid külső felületéről eljuthatnak a szilicium-sziliciumoxid határfelületre és a termék katasztrofális meghibásodását vagy paramétereinek meg nem engedhető eltolódását eredményezhetik. Mindezek a stabilitást és indulóparamétert javító eljárások azonban eloszlatják, kritikus helyen ennek következtében csökkentik, de nem távolítják él a káros szennyezőket. Eljárásunk szerint, melyet neutronaktivációs analitikai vizsgálati eredményeinkre alapozva dolgoztunk ki, a pozitív oxidtöltést előidéző alkáli ionokat a fotolitográfiai eljárásokat követő kémiai tisztításnál maratással a sziliciumoxidszilicium közti fázis (interface) alatti szilícium felületi rétegeinek lemaratásával távolítjuk el. A fotolitográfiai eljárást követő ismert fluorhidrogénes maratás a közti fázist eltávolítva csökkenti az ionos és fémes szennyezők mennyiségét, de az általa nem oldható fém szilícium felületi rétegben még sok, a mélyebben fekvő fém szilícium rétegek koncentrációjához képest nagyságrendekkel magasabb ion, fém (pl. alkáli fém stb.) koncentráció marad. Ezt a koncentráltan szennyezőket tartalmazó szilícium réteget az irodalomban egyébként ismert szilíciumra szelektív maró oldattal etiléndiamin — pirokatekin és víz oldatával — 40—80 C°-on melegítve néhány perc alaltt kontrollálhatóan és rendkívül egyszerűen maratjuk le. A maratás hatásfokát az növeli, hogy a sziliciumszelet hátoldala kémiailag maratott felület, mely a teljes felületnek túlnyomó részét teszi ki, nagy fajlagos felülete miatt a kémiai megoszlásban azonban ugyanúgy hat, mint a polírozott ^oldal oxiddal fedett részei. Az eljárásunk szerinti szelektív maratást követő hőkezelési folyamatnál, mint pl. a diffúzió, oxidáció, vagy 350 C° feletti bármely kezelés az oxiddal fedett területek alatti gyorsabban diffundáló szennyezők újra eloszlanak, de már a teljes oxidált felületen. A szabad szilícium felületet a hőkezelés alatt oxigéntartalmú védőgáz atmoszférában szükségszerűen alkalmassá kell tennünk a szennyezők felvételére. Eljárásunk a foszfordiffuzió vagy foszfortartalmú oxid getterező hatását megnöveli, így a szokásos technológiai rendbe beilleszthető. Az eszköz jellegétől függően a szelektív szilícium maratást minden egyes ddiffuzió és hőkezelést megelőzően, vagy csak az utolsó diffúziós folyamatot pl. foszfordifífuziót megelőzően alkalmazzuk. Eljárásunkat példaként NPN felépítésű planar tranzisztor előállítására mutatjuk be. N típusú epjtaxiális rétegű polírozatlan hátoldalú szilciumszeieteket a szokásos módon kémiailag tisztítunk, majd nedves oxigénben, ül. oxigénben 0,6 (im vastagságú oxidot növesztünk a felületén. Az oxidált szeleten fotolitográfiai úton bázisablakot nyitunk, majd bórdiffúzióval kialakítjuk a bázistartományt. A bórdiffúziót oxidációval kötjük egybe. Az oxiddal bevont bázisfelület egy részén újabb fotolitográfiai eljárással az emitterablakot kinyitjuk és értelemszerűen a hátoldali oxidréteget is eltávolítjuk az ammóniumfluoriddal pufferolt hidrogénfluorid oldatban maratva. A foszfordiffúziót megelőző kémiai tisztítás során a nyitott emitterablakban és a hátoldalon szabaddá . vált szilíciumból <» 0,1 y.m vastagságú réteget maratunk le etiléndiamin 17 ml pirokatekin 3 g víz 8 ml összetételű oldatban. A maratást követően a szokványos tisztítási műveleteket elvégezzük és végrehajtjuk a foszfordiffúziót. A kontaktusfelületeket fotolitográfiai úton kinyitjuk, majd a szeletre alumíniumot párologtatunk. Az alumínium felesleget fotolitográfiai eljárással eltávolítjuk. Az így kapott planar elemeket mérjük, a szeletből karcolással nyert jó elemeket állványra szereljük és a tokot hermetikusan lezárjuk. A tranzisztorokat a típus előírásai szerint minősítjük. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás szilícium alapanyagú planár eljárással előállított félvezető eszközök stabilitásának fokozására és kezdeti paramétereinek javítására, a diffúziós eljárásnál maszkolást és felületvédelmet szolgáló oxid, ill. szilícium káros, gyorsan diffundáló és pozitív oxidtöltést előidéző, a fémes szilícium felületi rétegében is jelenlevő szennyeződések részleges eltávolítására azzal jellemezve, hogy legalább egy nagy hőmérsékletű hőkezelést megelőzően a Si-ra nézve szelektív maróoldatban a részben oxidmentesített felületen 0,01—0,5 /ím vastagságú szilícium réteget maratunk le, majd a soron következő legalább 350 C°-os hőkezelést, vagy annak egy részét oxidáló gázatmoszférában hajtjuk végre. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a szelektív szilícium maratást követő diffúziós hőkezelésnél oxigént szolgáltató közegként oxigént, ill. vízgőzt használunk fel. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a hőkezelésnél a már meglevő rétegek valamelyikének 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 X
