175677. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékony szigetelő rétegek tisztítására félvezető eszközök gyártásakor
3 175677 4 elektromos paraméterei kiválóak, stabilitásuk sokkal jobb a hagyományos módon készített eszközök stabilitásánál. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy egykristályos szilícium-test felületén tetszőleges technológiával létrehozzuk az eszközkészítés kívánalmainak megfelelő első szigetelő réteget, majd az ily módon előkészített, végleges vastagságú, első szigetelőréteggel borított egykristályos szilícium-testet száraz oxigéngáz és klórozott szénhidrogén gőz keverékéből álló atmoszférában hevítjük, elegendő ideig ahhoz, hogy az esetleg beépült alkáli- és nehézfém-szennyezések a klórt tartalmazó atmoszférában az első szigetelőrétegből kidiffundáljanak és fém haloidok formájában elpárologjanak. Az így kezelt első szigetelő réteg(ek) megfelelő tartományait fotogravírozási technikával eltávolítva a szabadon maradt felületrészeken (ablakokon) keresztül az egykristályos szilícium-testbe diffúziós eljárással az ott levő adalékkal ellentétes típusú adalékot bejuttatva p—n átmenetek sokaságát alakítjuk ki, és ezeket a p—n átmeneteket valamilyen módon második szigetelő réteggel fedjük le; az így előkészített első cs második szigetelő réteggel bevont p—n átmenetek sokaságát tartalmazó cgykristályos szilícium-testet ismét száraz oxigéngáz és klórozott szénhidrogén gőzének keverékéből álló atmoszférában hevítjük. Ha hosszú diffúziós idők megengedettek, akkor a fent említett atmoszférában végzett hevítést a diffúziós művelet befejező mozzanataként is alkalmazhatjuk. Több, egymással ellentétes típusú adalék atomok bevitelére szolgáló diffúziós művelet-sorozat esetén minden diffúziós hőkezelés után megismételjük a találmány szerinti száraz oxigéngáz és klórozott szénhidrogén gőz atmoszférában végzett hevítést. A gáz-keverékben a gáz mennyiségeket úgy szabályozzuk, hogy a klórozott szénhidrogén koncentrációja ne haladja meg a 2—3 M'.'„ értéket. A hőkezelés hőmérsékletét célszerű 1000 °C-nál magasabb értékre megválasztani. Példaképpen ismertetjük egy bipoláris dióda elkészítését a találmány szerinti eljárással, arra az esetre, amikor klórozott szénhidrogénként triklórctilént (CICHCCIj) használunk. Egykristályos szilícium lapkát kémiailag megtisztítunk a hagyományos módon. A lapkán ezután néhány czcrÁ vastag termikus szilíciumdioxid maszkoló réteget alakítunk ki 1200 °C hőmérsékleten, ismert nedves oxidációs eljárással. Az így létrehozott szigetelőréteg vastagsága lényegében már megegyezik a végső rétegvastagsággal. Ezután a termikus oxidált szilícium lapkákat a találmány szerinti hőkezelésnek vetjük alá, akár az oxidréteg létrehozására használt, akár erre a célra külön fenntartott kályhában. A hőkezelő atmoszféra előnyösen 200 l/ó áramlási sebességű oxigénből cs szobahőmérsékletű triklóretilénen átbuborékoltatott 15 l/ó áramlási sebességű nitrogénből áll. Az így összekevert gázatmoszférában a triklóretilén koncentrációja nem haladja meg az 1 M" ,,-ot. A gázáramlás sebessége a gáztérben kb. 1,2 m/perc, 50 mm-nél nagyobb átmérőjű reaktorcsőben. A hőkezelés hőmérséklete előnyösen 1000—1250 °C közötti érték. A hőkezelés befejezéseként 1—2 percig 200 l/ó mennyiségű oxigén árammal kiöblítjük a reaktorcsövet, hogy a klórtartalmú bomlástermékek ne kerülhessenek a munkahely légterébe, a félvezető lapkáknak a reaktorcsőből való eltávolítása közben. A hőkezelt félvezető lapkák maszkoló oxidrétegének előre meghatározott területeit ismert fotolakk technikával és hidrogén fluoridot tartalmazó puffer maróval eltávolítjuk, és a szabaddá tett felületrészeken keresztül a kiinduló egykristályos szilícium lapka eredeti adalék típusával ellentétes típusú adalékot diffundáltatunk a lapkába, ezáltal p—n átmenetek sokaságát hozva létre az említett lapkában. A diffúzió befejezéseként vagy azután, ismét a találmány szerinti hőkezelésnek vetjük alá a szilícium lapkákat. Utólagos hőkezelés esetén célszerű a hőkezelés hőmérsékletét a diffúziós művelet hőmérsékleténél alacsonyabbra választani. Az ilyen módon kezelt szeleteket azután a továbbiakban az ismert eljárások szerint kontaktus fémmel látjuk el, majd darabolás után készre szereljük. Példánk bipoláris dióda előállítására vonatkozik, de tranzisztorok vagy más, többszörös p—n átmenettel rendelkező eszközök előállításánál is hasonló módon járhatunk el, így minden további diffúziós hőkezelés végén vagy után alkalmazzuk a találmány szerinti kezelést. Hasonlóképpen a példában termikus szilíciumdioxid szerepel, de bármilyen más ismert módon előállított szigetelő réteg megtisztítható és/vagy javítható a találmány szerinti eljárás foganatosításával. A szakemberek előtt is nyilvánvaló, hogy a hőkezelő atmoszférában alkalmazott más klórozott szénhidrogén vegyület is azonos tisztító hatást fejt ki. Az előbbiekben vázolt eljárásnak az az előnye a teljes egészében klórozott szénhidrogént tartalmazó atmoszférában végzett oxidációval szemben, hogy a hőkezelést már a kész, végleges vastagságú oxidrétegnek adjuk, így az esetleges CxHyCl7 túladagolás következtében keletkező szénszemcsék csak az oxidréteg külső felületére hullanak, azt alig vagy egyáltalán nem károsítják, mivel a fclülctközcli réteget a továbbfcldolgozás során lassú oxidmaróban egyébként is eltávolítják. További előny, hogy így nemcsak termikus, hanem bármely más úton előállított szilíciumdioxid rétegek is megtisztíthatók a nemkívánt fém-szennyezőktől, a hőkezelés egyben stabilizálja is ezeket az oxidokat. A hőkezelés során az eredeti szigetelő réteg alá nőtt oxidréteg vastagsága elhanyagolható az alap-oxid vastagsága mellett, ugyanakkor az idegen szennyezők eltávolítása az oxidrétegből nagyon jó hatásfokkal történik, így azonos tisztaságú oxídréteget kapunk, mintha a teljes szigetelő réteget klór tartalmú atmoszférában végzett termikus oxidálással állítottuk volna elő, annak hátrányai kiküszöbölése mellett. A találmány szerinti eljárás felhasználásával készített bipoláris eszközök stabilitása magas üzemi hőmérsékleten is kiváló, elektromos jellemzői nem mutatnak felületi szennyezők okozta eltéréseket. A neutronaktivációs analízissel végzett ellenőrző mérések szerint az oxidrétegekben a Na, Cu és Au fém-atomok koncentrációja alacsonyabb a mérési módszernek az adott fémekre vonatkozó kimutatási határkoncentrációjánál. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás vékony szigetelő rétegek, különösen szilíciumdioxid rétegek utólagos térfogati megtisztítására félvezető eszközök gyártása során, a szigetelő réteggel bevont félvezető lapka hőkezelésével, azzal jellemezve, hogy a hőkezelést száraz oxigén és klórozott szénhidrogén gőzének keverékéből álló atmoszférában végezzük 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
