167114. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető testek kémiai felületkezelésére
167114 5 6 letelünk. A lapkákat mindkét oldalán csiszoljuk, az egyik oldalán polírozással. Szerves oldószeres majd kénsavas kezelés után a szeleteket kétszer desztillált vízzel leöblítjük, és 1 :20HF:H2 O elegybe helyezzük 1' időtartamra. Ezt követően a lapkákat megfelelő tartóban 5 gr HJ04 • 2H 2 0 + 3 ml 48% HF + 40 ml H2 0 összetételű oldatba tesszük át, és itt tartjuk 40"-ig, majd kétszer desztillált vízben leöblítjük és a vizet a felületekről centrifugálással eltávolítjuk. A lapkákat ezután polírozott oldalukkal felfelé függőleges elrendezésű epitaxiális reaktor grafitlapjára helyezzük, a rendszert lezárjuk és belsejél>en vákuumszivattyúval kb. 10"3 forr nyomást állítunk elő. A szívócsonkot ekkor lezárjuk és a rendszeren tiszta Ar gázt áramoltatunk keresztül, és eközben a grafitlapot nagyfrekvenciás fűtéssel 800 C°-ra izzítjuk fel. Az izzítást az Ar áramoltatása mellett 10'-ig folytatjuk. Ezalatt a szeleteket felületéről a kivált jód elszublimál és atomosán tiszta felületet kapunk. Ezt követően a rendszerbe argonnal hígított SiH4 - PH 3 elegyet bocsájtunk, és 1 ohmcm fajlagos ellenállású, 2p vastag epitaxiális réteget növesztünk. A növesztés befejezése után a SÍH4 és PH3 gázokat elzárjuk, és argonnal öblítjük, 5'-ig, majd NH3S1H4 -Ar elegyben 1000 Á vastag SÍ3N4 réteget növesztünk. Ujabb öblítés után C02-SiH 4 -Ar átbocsájtásával a nitrid rétegre 2000 Á Si02 réteget választunk le, majd öblítés után a rendszert felnyitjuk, és a szeleteket eltávolítjuk. Az így nyert epitaxiális réteg „stacking fault" sűrűsége igen kicsi, és egyéb növekedési hibáktól is mentes. _. A szeleteken most a jól ismert fotoreziszt eljárások valamelyikével 0 100 ju-os ablakokat nyitunk. Az ablakokból először a felső Si02 réteget távolítjuk el a technikából jól ismert pufferolt oxidmaróban, majd az alsó Si3 N 4 réteget maratjuk ki 180C°-os foszforsavban. A nitrid marása közben a Si02 réteg maszkol, minthogy az foszforsavban csak igen kis mértékben oldódik. A nitrid kimarása után a fotoreziszt réteget kénsavas főzéssel eltávolítjuk, majd lemarjuk a teljes felületről a felső Si02 réteget is pufferolt oxidmaróban. A szeleteket most 30"-re 8grHJ04 '2H 2 0+2,5ml 48%HF+40mlH2 O oldatba mártjuk, és vizes öblítés után a száraz Ar ráfúvásával megszárítjuk. A fém félvezető záróréteget vákuumgőzöléssel alakítjuk ki. Az előzőek szerint előkészített lapkákat a vákuumpárologtató fűthető szelettartójára helyezzük, majd a rendszert 10"6 Torr-ra szivattyúzzuk le. Ekkor bekapcsoljuk a szelettartók fűtését, és a kimelegítést "450-500 C°-on 30'-ig folytatjuk. Ezalatt a felületre tapadt jód elszublimál és a párologtatás megkezdéséhez atomosán tiszta felület marad vissza a fotorezisztálással kialakított részeken. Akimelegítés után a fűtést kikapcsoljuk és amikor a szeletek 200 C° hőmérsékletre hűltek vissza, elektronsugaras izzítással azokra 1000 Á vastagságú Mo réteget párologtatunk. AMo párologtatás után wolframszálról 5000 Á vastagságú Au réteget viszünk fel, majd a lapkákat a párologtatóból kiemeljük. Az ismert fotoreziszt eljárások valamelyikével mos a fémet a nem kívánt részektől eltávolítjuk úgy, hogy a fém az előzőleg kialakított ablakok 5 területén 0140/u-os kör formájában, azokat egyenletesen 20/u-nal túlfedve maradjon vissza. A fotoreziszt oldószeres eltávolítása után külön hőkezelés nélkül is az ideálist megközelítő tulajdonságú Schottky átmenetet kapunk. 3. példa Nagyfrekvenciás Ge mesa tranzisztor készítése. 15 Egyik oldalukon polírozott 2 ohmcm fajlagos ellenállású 250 jit vastag Ge szeletek polírozott oldalára 450C°-os TEOS (-tetraetilortoszilikát-) - N2 -0 2 elegyben 2000 Á vastag pirolitikus oxidot választunk le. Az oxidban az ismert fotoreziszt 20 eljárások valamelyikével ablakokat nyitunk, majd a fotoreziszt eltávolítása után a szeleteket az 1. példával azonos módon kezeljük, és az ott leírt módszerrel megfelelően szennyezett Ge porból diffundáltatunk. Az ampulla feltörése után a sze-25 letek ablakos oldalára újabb 2000 Á-os pirolitikus oxidot választunk le, az előző módszerrel, majd fotoreziszttel kialakítjuk az ötvözendő emitterek helyét. Az oxidmarás után a fotoreziszt eltávolítása nélkül a lapkákat 8 gr HJ04 • 2H 2 0 + 1,5 ml 30 HF(48%) + 50mlH2 O oldatba helyezzük 30"-ig majd vizes mosás után szűrt, száraz N2 sugárban lefúvatással megszárítjuk. A lapkákat vákuumgőzölő fűthető szelettartójára rakjuk, és 10~s Torr vákuumnál 30'-ig 200 C°-on kifutunk. A kifűtés 35 alatt az ablakokban tiszta felület marad vissza. A fűtést kikapcsoljuk, és 100 C°-on a felületre 4000 Á vastag Al-ot párologtatunk. A párologtatás után a lapkákat forró fotoreziszt oldószerbe helyezzük, és ultrahangos agitáció mellett a fenn-40 hagyott rezisztréteget eltávolítjuk. A fotoreziszt eltávolítása révén a fölös területekről az Al is eltávozik, így az Al csak az emitterablakokban marad vissza. Most újabb fotorezisztálással a pirolitikus oxidot eltávolítjuk a bázisablakok területéről 45 is, és az emitterpárologtatásnál leírtakhoz teljesen azonos módon Au felpárologtatásával elkészítjük a bázis kontaktusokat. A fotoreziszt leoldása után a lapkákat ötvözőkályhába helyezzük és H2 áramban az emittert és a bázist beötvözzük. A fémek 50 lemarásával, vagy ferdecsiszolat készítésével megállapítható, hogy a nedvesítés mind az emitter, mind a bázis alatt tökéletes, a találmány szerint kiképzett atomosán tiszta felületek következtében. 4. példa GaAs diffúziós dióda készítése. Kiindulási alapanyag n+ típusú GaAs epitaxiális szelet. A subszt-50 rátum (100) orientációjú 4 • 1018 atom/cm 3 szennyezésű, az epitaxiális réteg vastagsága 5 ± 2 ß, szennyezéskoncentrációja 5 • 1016 atom/cm 3 . A szeleteket gondos kémiai tisztítás után, amely művelet zsírtalanítást, vizes mosásokat, hidrogén-55 peroxidos főzést tartalmaz, porlasztó berendezésbe helyezzük. Itt rádiófrekvenciás porlasztással 3
