187693. lajstromszámú szabadalom • Eljárás p-tipusú tartományok kialakítása AL diffúzióval
1 187 693 2 füstölgő salétromsavban kezelve az említett 5 abla - kok területét 6-8 nm vastagságú 3 Si02 réteggel vonjuk be. A 3 Sí02 réteg felületére vákuumpárologtatással 500 nm vastag 6 poliszilícium réteget viszünk fel, melynek tetejére ugyanezen ciklusban 10 nm vastag 7 A1 réteget párologtatunk. A 10 n típusú Si egykristály szeleteket ezután kvarc szelettartóba Al-os oldalukkal egymással érintkezve helyezzük, majd a Si egykristály szeleteket diffúziós kályhába 1050 °C-ra melegítjük H áramban és 15 percig ezen a hőfokon tartjuk. Ezalatt az A1 bediffundál a 10 n típusú Si egykristályba az 5 ablakokon keresztül és abban 1 pm mély 8 p típusú rétegeket alakít ki. A 10 n típusú egykristályról ezután forró 20%-os KOH oldattal lemarjuk a 6 poliszilícium réteget, majd HF-es maratással eltávolítjuk a 3 Si02 réteget. A 10 n típusú Si egykristály szeleteket ezután 1200 °C-os hőmérsékletű kályhába helyezzük és oxigén atmoszférában a 8 p típusú réteget 90 perc alatt kb. 8 pm mélyre hajtjuk, mialatt a 8 p típusú réteg felületi koncentrációja 1,5-2* 1016 at/cm3 értékre csökken. Ez az alacsony felületi koncentráció azért szükséges, hogy a továbbiak során a benne kialakított np átmenetek letörési feszültsége legalább 50 V legyen. Az 1200 °C-os behajtási szakasz során kialakult újabb 3 Si02 rétegben a 8 p típusú réteg felett fotoreziszt technikával újabb 5 ablakokat nyitunk a további diffúziók számára. Ezekbe az ismert módszerek valamelyikével 11 n típusú diffúziós réteget hozunk létre, melyek mélysége a 8 p típusú réteg mélységét nem haladja meg. Az általunk kidolgozott találmány legfőbb elő nye, hogy alacsony, kisebb mint 1019 at/cm3 felületi koncentrációk esetében a bőr diffúzióhoz képest kb. tizedrésznyi idő alatt lehet ugyanolyan mélységű p típusú réteget előállítani. Ennek eredményeképpen p típusú epitaxiális réteg helyett adott esetekben Al-al diffúndált p típusú rétegeket használhatunk, amelyekben viszonylag nagy letörésűfeszültségű, akár 100 V feszültségű pn átmeneteket lehet kialakítani. A találmány alkalmazásával egy eszközön belül viszonylag magas 80—100 V letörési feszültség np és pn átmeneteket készíthetők. További előny, hogy integrált áramköröknél a szigetelő diffúzió alacsonyabb hőmérsékleten és rövidebb idő alatt készíthető el mint bőr diffúzió alkalmazásával. Az A1 bediffundáltatásával pedig a Si egykristály rács szerkezetét kevésbé feszíti, mely elérhető az A1 alacsonyabb felületi koncentrációja és Si egykristá- 5 lyéhoz jobban illeszkedő A1 ionrádiusza miatt. Adott esetben a szigetelő diffúzió a bázis diffúzióval egy lépésben is kivitelezhető. 10 Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás szilícium-dioxid és/vagy szilíciumnitrid maszkoló réteggel ellátott szilícium egykristály szeletben A1 diffúzióval kialakított p típusú tartomá-15 nyok előállítására, amely maszkoló rétegben ismert fotoreziszt eljárással ablakokat nyitunk azzal jellemezve, hogy a szilícium egykristály szeletben kialakított ablakok felületét 5-20 nm vastagságú Si02 réteggel fedjük le, majd az egész Si egykristály sze- 2Q let felületére az eredeti maszkoló rétegnél legalább kétszer vastagabb, de legalább 500 nm vastagságú poliszilícium és/vagy amorf Si réteget választunk le, és az Al-ot az így kialakított poliszilícium és/vagy amorf Si rétegen keresztül diffundáltatjuk a Si egy- 25 kristály szeletbe, majd ismert eljárással lemarjuk először a. poliszilícium és/vagy amorf Si réteget, majd utána a Si02 és/vagy szilíciumnitrid maszkoló réteget. (1982. 05. 04.) 2. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljá- 30 rás azzal jellemezve, hogy az A1 diffúziós forrásaként a poliszilícium és/vagy Si réteg felületére vákuumpárologtatással felvitt 3-30 nm vastagságú A1 réteget használjuk. (1982. 05. 04.) 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az Al-t hidegfalú kvarc rendszerben diffundáltatjuk.(1982. 05. 04.) 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az Al-t kvarcmentes rendszerben diffundáltatjuk. (1982. 05. 04.) 40 5. Az 1. és 4. igénypontok szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a Si egykristály szeletek A1 réteggel ellátott felületeit közvetlenül egymással érintkeztetve helyezzük el a diffúziós rendszerekbe. (1983. 04. 26.) 6. Az 1-3. igénypont szerinti eljárás azzal jelle- 5 mezve, hogy az A1 diffúziós forrásaként az alkalmazott diffúziós rendszerben megolvasztott fém A1 vagÿ Al ötvözet gőzeit használjuk. (1982. 05. 04.) 2 db ábra Kiadja az Országos Találmányi Hivatal A kiadásért felel: Himer Zoltán osztályvezető Szedte a Nyomdaipari Fényszedő Üzem (877659/09) 87—2413 Dabasi Nyomda, Budapest—Dabas Felelős vezető: Bálint Csaba igazgató 4
