167324. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy elemsűrűségű uni- és bioporális félvezetőeszközök előállítására ionimplantációvgal
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1972. III. 25. (MA-2344) Közzététel napja: 1975. IV. 28. Megjelent: 1976. VIII. 31. 167324 Nemzetközi osztályozás: H 011 7/54 fi J Feltalálók: Gyimesi Jenő fizikus 18%, Budapest, dr. Gyulai József fizikus 18%, Szeged, dr. Motál György fizikus 18%, Pásztor Endre vili. mérnök 18%, Zanati Tibor vegyész 28%, Budapest Tulajdonos: MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, Budapest Eljárás nagy elemsűrűségű uni- és bipoláris félvezetőeszközök előállítására ionimplantációval 1 Eljárásunk szerint a tranzisztor és integrált áramköri technikában használatos szigetdiffúziók és eltemetett rétegek készítésénél fellépő kristálymeghibásodások kiküszöbölésére ionimplantációt használunk oly módon, hogy az adalékanyagokat az epitaxiális rétegnövesztés előtt a félvezető szeletbe implantáljuk, majd az epitaxiális réteget ránövesztve a szigetdiffúziót a felület felől bevitt és a hordozó szelet- epitaxiális réteg határfelületről kiindulva mintegy negyedrésznyi idő alatt valósítjuk meg. 10 A napjainkban használatos technológiai eljárások szerint a félvezető technikában az eltemetett rétegek helyét süllyesztéssel - fotolitográfiai eljárás 15 és oxidáció, maratás majd ismételt oxidáció, vagy fotolitográfiai eljárás és kémiai maratás kombinációjával- jelölik ki, majd a süllyesztés helyén nagykoncentrációjú diffúzióval az eltemetett réteg adalékanyagát a szeletbe juttatják. Az ily módon 20 kezelt szeleten a magas hőmérsékleten végzett oxidációs és diffúziós műveletek a kristály eredeti rendezettségét jelentősen károsítják, így az epitaxiális növesztés során egy eleve roncsolódott rétegen tökéletlen szerkezetű epitaxiális réteg áll elő, 25 melyben az aktív és passzív elemek minőségével szemben kompromisszumra kényszerülnek. Az előállított epitaxiális réteget a szigetdiffúziós művelettel tagolják fel a tranzisztorok, diódák és a passzív alkatrészek elszigetelésére. A szigetdiffúzió 30 készítésénél az epitaxiális réteg felületén vastag oxidréteget képeznek, majd a szigetek kereteinek fotolitográfiai kimaratás után nagykoncentrációjú diffúziós művelettel többórás magas hőmérsékletű kezeléssel az epitaxiális réteg teljes vastagságának megfelelő mélységig az adalékanyagot behajtják. Ezen művelet során a diffúzióval érintett területek mentén magas diszlokációsűrűségű roncsolódott rész képződik és az epitaxiális réteg kristálytani épsége tovább károsodik. A kristály fizikai károsodásához egyidejűleg fokozott kémiai elszennyeződés is társul, ami főként MOS típusú félvezetőeszközök előállításánál hátrányos. A módszer további nagymérvű hibája, hogy a szigetek keretei a felületből aránytalanul nagy részt foglalnak el, minthogy a keretek szélessége az epitaxiális mélység háromszorosa vagy annál nagyobb - a diffúziós művelet természetéből adódóan. Eljárásunkkal a leírt szokványos módszer hibáit küszöböljük ki és a keretek méret csökkentésével az elemsűrűséget nagymértékben növeljük. Az eltemetett réteg és a sziget kereteinek helyét fémmaszkolással jelöljük ki. A szabványos módon előállított és tisztított polírozott félvezető szelet felületére vákuumban egy vagy több rétegből álló fémfilmet viszünk fel, majd fotolitográfiai úton a sziget, illetve a keret helyét kimaratjuk. Eljárásunk szerint a maszkok illesztését szolgáló illesztőjelet-167324
