153139. lajstromszámú szabadalom • Eljárás oxidpasszivált nagy- és ultranagyfrekvenciás félvezetők előállítására

3 153139 4 gítjuk. Az uv. sugárzás által közvetlenül ért lakikrész „Mkeményedik", a többi részről a lakkot könnyen leoldjuk. E helyeken (ablakokon) a lakkréteg folytonossága megszakadt, a levegővel közvetlenül az oxidréteg érintkezik. E helyekről savas vagy lúgos oldószerrel a szilícium^ dioxidot leoldjuk és az így kialakított fémfelületen — az ismert módon pl. bórt (B) difíundáltatunk a szeletbe, ily módon p típusú réteget alakítunk ki. A diffúzió elvégzése után az „ablák)ok)ra" vagy igen tiszta (illetőleg céljainknak megfelelően szennyezett) sziüciumot (Si) párologtatunk és ezt a fémsziMciumot oxidáljuk — esetleg a párologtatással egyidejűleg — sziliciumdioxiddá (SÍO2). Céljaink szerint a szilícium (Si) reápárologfatását olykor több rétegben — esetleg nem egyidejű oxMálással végezzük. Más változatban úgy járunk el, hogy a vegyszeres marás után az oxidmentessé vált félvezető (fém) felületét oxidáljuk, de ezen oxidhártya vastagítását • már arra párologtatott szilícium (Si) réteg(ek) oxidalásával végezzük. Ezután megismételjük a fényérzékeny lakkal történő bevonást. A lemezt befedjük maszkkal, uv fénnyel megvilágítjuk, lakk oldószeres marással az „ablakokat" ismét szabaddá tesszük és savas, vagy lúgos oldószerrel a sziliciumdioxidot részben vagy egészben feloldjuk és e helyeken n típusú szennyezőt diffundáltatunk a lemezbe. Ily módon nj

p-n típusú tranzisztor lemezt alakítottunk ki, melynek már csak a szerelési műveletei (szeletelés, kontaktus készítés, stb.) vannak hátra, amiket a szokásos módon végzünk el. Találmányunk lényegét — az egy- vagy több rétegben — a félvezető lemezre párologtatott és oxidált tiszta és/vagy szennyezett szilícium (Si) réteg alkalmazását, ahelyett, hogy az oxidréteget elsősorban magáiból a szilieiumlemezből, annak felületi oxidalásával képeznénk, egyszerűen lehet indokolni. Ismeretes, hogy az oxidréteg vastagságának növekedése, továbbá a szennyező, diffúziós behatolási mélysége (közel) azonos összefüggéssel írható le. Nevezetesen a rétegvastagság, ill. a behatolási mélység növekedése egyaránt az idő négyzetgyökével (egyenesen) arányos. Az egyenlet —k— állandói (azonos hőmérsékleten) növekvő sorrendben egyébként a következők : bór (B) (behatolása sziliciumdioxidba (Si02

) foszfor (P) behatolása szilidumdioxidba (S1O2) isziliciumdioxid (Si02

) képződése oxidáláskor (Si), bór (B), foszfor (P) behatolása fém szilíciumba. Az oxidvastagság növelését oly módon valósítjuk meg, hogy az oxidáció céljára szolgáló időt felbontjuk, pl. 4 időegység után (ez alatt 2 k rétegvastagság képződik) megszakítjuk az oxidálást és tiszta fémsziliciumat (Si) párologta^ tunk a már kialakult szSHciumdioxid rétegre. A következő 5 időegység alatt, a reágőzölt szilicium (Si) réteget oxidáljuk. A reágőzölt szilícium (Si) mélységét úgy állítjuk be, hogy az 5 időegység alatt biztosan sziliciumdioxiddá (Si02) oxidálható legyen. Ezen idő (5) alatt több, mint 2 k réteg alakul, összesen tehát 4,2 k (2 k + 5 1/2 k) rétegvastagság képződik, viszont ha egyhuzamban 9 időegységig oxidáltunk volna, 5 úgy csak k 9 1/2 = 3 k rétegvastagságot értünk volna el. Az elmondottakat n^p-n felépítésű kétszer diffundált tranzisztor előállítását leíró példán kívánjuk részletesebben megvilágítani: 10 Példa: n típusú (1—10 ohmcm fajlagos ellenállású) szilícium (Si) egykristály szeletet fényesítés (polírozás) és tisztítás után 80 C°-os vízgőzzel telített oxigénben 1300 C°-on oxidálunk kb. 5000 A vastagságú oxidréteg kialakulásáig. 15 Az — egyébként ismert fotolitográfiai eljárás közbeiktatása után — a bázisnak megfelelő „ablakoklat" kimarjuk, majd a kristályszeletbe argon (Ar) hordozó gáz alkalmazásával 1180— 1200 C°-on 0,3—0,5/x mélységre bórt (B) dif-20 fundáltatunk. A hordozó gáz telítését bortrioxiddal (B2O3) 1050-—1200 C°-on végezzük. Kellő idő után megszakítjuk a bór (B) diffúzióját é» a tiszta fémszilicium (Si) felületére vékony sziliciumdioxid (SÍO2) réteget képezünk ki — 25 a már említett — oxigén áramban. Az oxidációt megszakítva — vákuumpárologtatással — tiszta fém sziliciumot (Si) viszünk a már előzően kialakított sziliciumdioxid (SÍO2) rétegre; majd a kellő mennyiség reápárol ogtatása után, 30 ezen fém sziliciumréteget (Si) — nedves oxigénnel — oxidáljuk sziMciumdioxiddá (SiOa). Ily módon vastagabb oxidot" alakítottunk ki, mintha azt egyrétegben képeztük volna. A foszfor diffúziója — tehát az emiter réteg kialakí-35 tásához — előtt, a —• különben ismert — fotolitográfiai eljárást megismételjük eltávolítjuk. A foszfort (vörös foszfor módosulatban) már nitrogén (N2

) hordozógáz alkalmazásával diffundáltatjuk 1150—'1160 C° hőmérsékleten, a gáz 40 telítése foszforral 250>—-300 C°-on történik. A diffúzió idejét úgy állapítjuk meg, hogy kb. 0,2—0,3/Í 'behatolási mélység után oxidáló atmoszférával zárjuk a műveletet. A sziliciumlemez további feldolgozása — az ismert módon — 45 történik. Tehát — ismét a fotolitográfiai módszer felhasználásával — vákuumban alumínium (Al) kontaktusokat párologtatunk; majd a lemezeket, gyémánttűs karcolás után széttördeljük. Ezután az: elemeket tranzisztor állványra 50 forrasztjuk és a kivezetéseket aranyhuzallal a szerelvény lábaival összekötjük. Ezután impulzus hegesztéses (hermetikus) lezárás és minőségi osztályozás következik. Külön hangsúlyozzuk, hogy a szükséges oxid-55 rétegvastagság kialakítási idejének csökkentése következtében a bediffundált — példánkban p típusú réteg — bázisréteg határa kevéssé tud tovább terjedni, ezért a bázisréteg kívánatosan vékony marad — kb. 1/x — ami a nagyfrek-60 veneiás tulajdonságok szempontjából előnyös. Szabadalmi igénypont: Eljárás oxid passzíváit felületű szilícium. (Si), 65 diffúziós technikával kialakított átmenete(ke)t 2