181083. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aktív és passzív áramköri elemeket tartalmazó félvezető eszközök, előnyösen integrált áramkörök kialakítására
MAGYAR SZABADALMI 181083 népköztársaság LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY fÉ É Bejelentés napja: 1980. III. 04. (496/80) Nemzetközi osztályozás: NSZO3 : H 01 L 21/42, H 01121/70 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1982. IX. 28. Megjelent: 1984. XI. 30. # Sr.W»l «« ^ #J Feltalálók: Szabadalmas: Czigány Imre üzemmérnök 10%, Gyimesi Jenő fizikus 18%, dr. Gyulai József MTA Központi Fizikai fizikus 26%, Kertész Iván fizikus 10%, dr. Révész Péter fizikus 36%, Budapest Kutató Intézete, Budapest Eljárás aktív és passzív áramköri elemeket tartalmazó félvezető eszközök, előnyösen integrált áramkörök kialakítására 1 A találmány tárgya félvezető eszközök előállítására szolgáló olyan eljárás, amely lehetővé teszi integrált áramkörök nagyon kis helyigénnyel történő megvalósítását, ugyanakkor megkönnyíti szilícium alapd integrált áramköröknek, elsősorban MOS áramköröknek más elektronikai elemekkel, például optdelektronikai vagy mágneses áramkörökkel való egyesítését, azonps chipen való elhelyezését. Különösen jól használható azokon a területeken, ahol igény a kisfogyasztású, nagy elemsűrűségű integrált áramkörök alkalmazása és ahol jelenleg elsősorban zafír vagy más szigetelő egykristály alapú áramköröket használnak. A monolit integrált áramkörök leggyakoribb formája az űn. szilícium alapú integrált áramkör, ahol kiinduló anyagként polírozott felületű szilícium egykristály lemezt alkalmaznak és ezen a planár technológia lépéseként ismert oxidáció, fotolitográfia, diffúzió, ionimplantáció, fémezés stb. valamint hőkezelések alkalmazásával alakítják ki a célnak leginkább megfelelő áramkört. Az integrált áramkörökön belül az egyes tranzisztor elemeket p-n átmenetek segítségével szigetelik el egymástól. A p-n átmeneteken kialakuló kiürített réteg ugyanakkor elég nagy helyigényű is és ez határt szab az elemek sűrűségének. Emellett a p-n átmenetek által reprezentált parazita kapacitások csökkentik az eszköz működési sebességét. Ezeknek a korábbi hátrányoknak a kiküszöbölésére már hosszabb ideje alkalmazzák az ún. szige-2 telő alapú integrált áramköröket, ahol a kiinduló alapanyag a szilícium lemezekkel azonos méretű, szigetelő anyagú egykristály lemez. Ez leggyakrabban zafír egykristály vagy magnézium-alumínium S spinel. Ezen kémiai gőzfázisú reakció segítségével egy vékony, 1 pm körüli vagy ez alatti vastagságú epitaxiális szilícium réteget hoznak létre. Ebben a rétegben a korábbihoz hasonló módon alakítják ki az aktív és passzív elemeket, de a kialakítás előtt 10 vagy közben a szilícium réteget kémiai marással vagy egyéb úton szigetekre osztják úgy, hogy a szilíciumot egészen a szigetelő alapkristályig eltávolítják és az egyes elemek egymással nem érintkeznek. Ennek az eljárásnak jelentős előnye a szilícium alapú tech- 15 nológiai eljárással szemben, hogy az egyes elemek között a szivárgási áram nagyon kicsire csökkenthető, mivel az alkalmazott hordozók nagyon jó szigetelő anyagok. Ennek következtében az aktív elemek (tranzisztorok) tápfeszültsége jelentősen csök- 20 kenthető, mert a szivárgási áram jóval a jeláram alatt marad. Azzal, hogy az egyes elemek között a p-n átmenet szigetelések megszűnnek és helyettük levegő szigetelés vagy a rések kitöltése esetén más dielektrikum, például szilícium-dioxid lesz, lecsök- 25 ken az egyes elemek között jelentkező, általában káros parazita csatolókapacitás értéke is. A szigetelő alapú eljárás további előnye a szilícium alapú eljárással szemben, hogy a hibás áramköröket tartalmazó szeletek, nem elegendően magas 30 kihozatal esetén újra feldolgozhatok. A SOS (Silicon 181083
