153348. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezetők p-n átmenetének előállítására planar technológiával
a53348 4 járást, mivel az közismert és a szabadalmi iratok is (bőségesen tárgyalják, megemlítjük az esetleges részletesebb tájékozódás céljából pl. a 947.520 sz. angol, az 1,356.197 sz. francia, tovább a fotoreziszt (vagy más néven fotolitografikus) eljárásra nézve a 3,079.254 sz. USA szabadalmakat. Sókkal nehezebb a -helyzet, ha pHn-p átmeneteket szándékozunk előállítani szilidumbian. Az általánosan használt szennyezőknél- — bór (B), foszfor (P) — ugyanis az említett két szennyező közül a foszfornak nagyobb az oldhatósága szilidumban, ezért borral túlszennyezni, s ezáltal a £>~n átmenetet előállítani rendkívül körülményes, igen nehezen vihető keresztül. Találmányunk egyik, célja éppen ezen feladat egyszerű, könnyű és biztos megoldására irányul. Azt a 'felismerést használjuk ki, hogy á foszfornak (P) a szilidumba (Si) való diffúzióját a megfelelő ;belye(ke)n elvékonyított sziliciumdioxid rétegen keresztül levezetve, azt oly mértékben lassítjuk, akadályozzuk, a sziliciumdioxid „maszfcoló" hatását felhasználva, hogy a foszfor (P) koncentrációját kb. három nagyságrenddel kisebbre állítjuk be,, ezáltal., a , soron következő bór (B) diffúzió után, a p-n átmenetnél szükséges 1—2 nagyságrenddél nagyobb bór, (B) koncentrációt' viszonylag könnyen és egyszerűen valósítjuk meg. Találmányunk szerint tehát a következőképpen dolgozunk. Félvezetőszelet (pl. Si) felületét fényezzük (ipolirozzuk), megtisztítjuk és oxidáljuk. Az oxidréteges lemezt azután fotoreziszt lakkal bevonjuk, A lakkal is bevont' lemezre nyílásokkal ellátott filmmaszkot helye-zünk és azt uv, lámpával megvilágítjuk. A fény hatására a lakk a megvilágított helyeken kikéményedik így csak a filmmaszk által eltakart . helyekről oldjuk le, először a lakkot és e helyeken a szilidumdioxid (SÍO2) réteget csak: elvékonyítjuk — pl. HF tartalmú oldószeres marással —> a. szükséges mértékben —, majd a kikeményített lakfcréteg eltávolítása után, a teljes félvezetőszeletet beborító sziliciumdioxid réteg (SAO2) elvékonyított helyein keresztül diffundáltatjuk a megfelelő szennyezőt (pl. foszfort —P—). Diódánál ezzel — lényegében — már befejeztük a főművéletet. Tranzisztor előállításánál, az első szennyező , (pl. foszfor, —'P—) diffúziója után, a félvezető •felületén ismét egyenletes oxidréteget képezünk ki. Ezután megismételjük — az előbb már leírt — fotoreziszt technikát; majd a szabaddá tett oxidos helyeken .— az ismertetett módon — a szffidumdioxid réteget — pl, vegyszeres marással —• elvékonyítjuk, vagy teljesen megszüntetjük. Mosás, majd a (kikeményített) lakkrétég eltávolítása következik. Ezután a félvezető szelet elvékonyított oxidrétegen (esetleg a tiszta fém „ablak (ok)on", ha a marást az oxid• réteg, megszűnéséig vezettük át a második szennyyező* (pl. bórt,—B—)i is bediffundaltatjuk. ,- Ily módon kialakítjuk (pl.) a ip-n-p átmeneteket. Az elmondottakban vázolt találmányunkat p-n-p szilícium, tranzisztor kialakítását leíró példán részletesen kívánjuk ismertetni: •5- Példa: Az 1 ábra p típusú szilicium (Si) 1 kristályszele-tet mutat metszetben; a kristály felületén —. nedves oxigénben történő hevítéssel — kb. 10 5000 A vastagságú á oxidréteget képezünk ki. A p-n átmenetek kialakítási helyének kivételével, a felületi oxidréteget (SÍO2) rnarószernek ellenálló lakkal (pl. ún. fötoreziszt-lakkal) bevonjuk, majd a lakkbevonatot nem tartalmazó 15 helyen az oxidréteget (SÍO2) — célszerűen kb. 10%-ois NiH4 HF 2 vizes oldatával — elvékonyítjuk kb. 2000 A értékig (lásd a 2.. ábra felső részét). ; Az. elvékonyított helyen — bázis diffúzió oél-20 jára — foszfort (P) diffundáltatunk a kristályba kb. 150—200 C° hőmérsékleten, a diffúzió idejét célunknak megfelelően, választjuk. A .2. ábrán látható — szaggatott 3 vonal — a foszfor (P) diffúziója után "a behatolás hatá-25 rát jelzi; ugyanott külön jelöljük a p*-n 4 átmenet helyét. Az oxidrétegen keresztül vezetett foszfor (P) " - diffúzió következményeként, a szilidum (Si) kristályban a foszfor (P) szennyező felületi £0 koncentrációja — a szitíciumdioxid (SÍO2) réteg vastagságától függően — csak 1017 —10 18 atom/ml; 'ehhez képest kb. 1000-szer nagyobb (tehát 1020 —10 21 ) koncentrációt érnénk el, ha a foszfor (P) diffúzióját közvetlenül a szilicium £5 (Si) felületén keresztül vezetjük le, tehát közbülső sziMdtundioxid (SÍO2) réteg nélkül. A bór (B) diffúziója cárjából az eredetileg elvékonyított sziutiumdioxid '(SÍO2) réteget .újabb marással vagy tovább vékonyítjuk, és/ 40 vagy abba lyukat marunk egészen a szilioium (Si) fém, felületéig — az elérni kívánt bór (B) koneentrádó mértéke szerinti — és e helye(ké)n. vezetjük , le a (diffúziót. A leírt módon eljárva, ,az 'emitter átmenet kialakítására hasz-35 nált bór (B) képes „túlszennyezni" a bázisréteget, tekintve, hogy a felületi bór (B) koncentrádóban 1Ö18 :—10 19 atom/ml értéket tudunk előállítani. A3,, ábrán láthiatók az emitter átmenet kialakítása után a behatolási határok. 50 A szaggatott vonal jelzi a bór • (B) behatolási 5 mélységét, továbbá az emitter p-n 6 átmenetét. (Ä foszfor (P) behatolási mélységét természetesen a 3. vonal jelzi.) Befejező műveveletként a leírt módon lyukakat marunk az 55 oxidbevonatban az érintkezők számára. A marással kialakított helyekre — ismert módon — vákuumgőzöléssel ohmikus fcontaktusokiat képezünk ki, A 4. ábrán láthatjuk az emitter 7 továbbá a 60 bázis 8 kontaktus „ablakait". Meg kívánjuk jegyezni, hogy eljárásunk minden olyan esetben is alkalmazható, melynél az egyes szennyezők (doppolók) konoentradóját egymáshoz képest befolyásolni szándékozunk. -65 Ugyancsak előnyösen alkalmazható eljárásunk, 2
