191152. lajstromszámú szabadalom • Eljárás AIIIBV vegyületfélvezető szeletek kontaktusainak előállítására
1 191152 2 A találmány tárgya eljárás kedvező villamos paraméterekkel rendelkező ohmos kontaktus kialakítására AinBv típusú vegyületfélvezetőkön. A gyakorlatban sűrűn előforduló feladat az, hogy vegyületfél vezetőkből készült mintadarabokhoz, vagy félvezető eszközökhöz kell kis fajlagos ellenállású, kis zajtényezőjű, lineáris, széles hőmérséklet-tartományban használható egyszerűen előállítható kontaktust kialakítani. A továbbiakban ezeknek a feltételeknek megfelelő kedvező villamos paraméterekkel rendelkező ohmos kontaktust nevezzük kontaktusnak. E kontaktusok kialakítása vegyületfél vezetőkön bonyolult anyagtudományi kérdések megoldását követeli meg. A kontaktus kialakulása és működése során ugyanis a vegyületfélvezető — amely alatt jelen leírásban a periódusos rendszer III és V oszlopában lévő elemek félvezető tulajdonságokat mutató vegyületeit értjük (azokat AmBv anyagként jelöljük) — és a fémes alapú kontaktust képező anyagrendszer bonyolult kölcsönhatásba lép. A kontaktusok kialakítását nehezíti, hogy a készítéshez szükséges hőmérséklet és hőkezelési idő olyan lehet, amelynek hatására a vegyületfélvezető károsodhat. A feladat megoldása során, vagyis a kontaktus kialakításakor többféle anyagrendszert alkalmaznak, majd az így kialakított réteges szerkezetet általában hőkezelésnek vetik alá. Ismert a feladat olyan megoldása is, amikor a félvezető lemez felületén erősen adalékolt kristályos réteget hoznak létre, majd erre az erősen adalékolt rétegre viszik fel a fémes alapú kontaktusréteget és ezt hőkezelik. A kontaktusok kialakítására általában nemesfém alapú fém rendszereket alkalmaznak. így a legelterjedtebben használt vegyületfélvezető a gallium-arsenid (GaAs) kontaktusainak kialakítására elterjedten használják az arany és a germánium ötvözetét, amelyekben a komponensek arányát általában az eutektikumnak megfelelő arányúnak választják“1. Az ennek megfelelő arányú ötvözet 88 súly %-ának megfelelő arányban tartalmaz aranyat, így tehát előállítása költséges. A másik gyakorlatban kiterjedten alkalmazott vegyületfélvezető anyag az indium-foszfid kontaktusainak kialakítására is az arany-germánium eutektikumot használják(2>. A megoldás hátránya ebben az esetben is az, hogy az eszközök előállítása költséges. Összetettebb rendszerek — így az optoelektronikában használt lézereknek — kontaktusainak előállítására is használatosak az arany alapú ötvözetek, így az aranygermánium és az arany-ón ötvözete13’. A hátrány itt is az, hogy az egyes eszközök előállítására jelentős mennyiségű nemesfémre van szükség. A megoldandó probléma abban van, hogy a mind nagyobb tömegben előállított vegyületfélvezetőn alapuló félvezető eszközökhöz olyan kontaktusanyagra van szükség, amely eleget tesz az eszközök működése által támasztott követelményeknek, ugyanakkor anyagában nem tartalmaz nemesfémet. * 31 Figyelembe vett nyomtatványok: 11 M. Heiblum, M. I. Wathan and C. A. Chang; Res. Report RC 8824 (N° 38605) 5/4/81, 1981. !> K. Kuphal; Solid-State Electronics, 24, 69, 1981. 31 I. Camplibel et al.; J. of Electrochemical Soc., 129, 2585, 1982 Felismertük, hogy ezt a problémát megoldhatjuk, ha a kontaktus anyagaként megfelelő összetételű alumínium-germániumot alkalmazunk. A találmányunk tehát eljárás AinBv vegyületfélvezető szeletek ohmos kontaktusainak előállítására, amelynek során a vegyületfélvezető szelet felületét előkészítjük, majd erre felvisszük az ohmos kontaktusréteget, maszkosuk, maratjuk és végül hőkezelést hajtunk végre. A megoldás lényege abban van, hogy az ohmos kontaktus kialakítására 40.. .55 súlyszázalék germániumot tartalmazó alumínium-germánium ötvözetet alkalmazunk. A találmány szerinti megoldásnál az ötvözetet előnyösen különálló rétegekként párologtatjuk fel. E megoldásnál a rétegeket formálógázban vagy hidrogénben 423...500 °C-on 1..300 másodpercig hőkezeljük. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban egy, — kísérleteink alapján —, előnyösnek bizonyult alakjában ismertetjük. A találmány szerinti eljárás során a vegyületfélvezető szeletet, ismert módon felületelőkészítésnek vetjük alá. E történhet például NH4OH:H2O2:H2O=l:4:20 arányú keverékében 0 °C-on. Az így előkészített szeletre vákuumpárologtatással visszük fel az Al-Ge eutektikumot. Az egyik lehetséges módszer, amikor a párologtatás úgy történik, hogy először a megfelelő vastagságú (jellegzetesen 165 nm vastag) germánium réteget, majd erre az eutektikus összetételnek megfelelő alumínium réteget párologtatjuk fel. Az így kialakított kontaktusréteg jellegzetes vastagsága 300 nm. A másik lehetséges módszer az, amikor előre elkészítjük az eutektikumnak megfelelő összetételű ötvözetet és ezt párologtatjuk fel egy forrásból. A felpárologtatott rétegre egy, az alulfekvő réteget a további rétegektől elválasztó, fémréteget párologtatunk. Ez a réteg előnyösen egy 75 nm vastag nikkel réteg. E réteg feladata az, hogy a fölé párologtatott — előnyösen 200 nm vastag alumínium réteg — anyagát elválassza az eutektikus összetételűnek — tehát alacsony olvadáspontúnak — kiválasztott rétegtől. A rétegrendszert lezáró, tehát az előnyösen nikkel anyagú elválasztó rétegre felvitt alumínium vastagságát úgy kell megválasztani, hogy ahhoz termokompresszióval vagy ultrahangos kötéssel a csatlakoztatás megvalósítható legyen. A csatlakozás megvalósítására ebben az esetben a megfelelő vastagságú alumínium huzal is alkalmazható, míg az arany-alapú kontaktusok esetében az alumínium huzal nem használható, mert a különböző anyagok csatlakoztatása esetén az úgynevezett,, bíborpestis” nevű jelenség lép fel, amely a félvezető eszközök megbízhatósága csökkenéséhez vezet. Az tehát, hogy alumínium huzal alkalmazható a kötés megvalósításához, a találmány szerinti eljárás egyik további előnye. Az így előkészített fémezett szeletet önmagában ismert módon fotolitográfiás kezelésnek vetjük alá. A lakkábrával ellátott szeleteket H3P04:BSX=5:1 arányú keverékben marjuk, ahol a XBS összetétele: 6 cm3 50%-os HN03 9 cm3 H20 2 g borkősav előnyösen t=50 °C hőmérsékleten. Ez a — találmány szerinti — marószer marja mind a találmány szerinti kontaktusanyagot, mind a vegyületfél vezetőt. Ezáltal a mezastruktúra kialakítása egy lépésben történhet. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
