159075. lajstromszámú szabadalom • Eljárás monolitikus félvezető eszközök előállítására és előállított félvezető eszközök
5 vonallal kihúzott alakzatok mutatják az érintkező ablakokat, amelyeket az oxidrétegen keresztül alakítunk ki a szokásos fotólitográfiai oxid-maszkos technikával. 5 Amint az 1. ábra mutatja, a 27 ellenállás zónát 24 szaggatott vonal határolja. A 24 szaggatott vonal által képzett alakzaton kívüli 25 tartomány és a 26 szaggatott vonallal alakított téglalap alakzaton belüli tartomány példaképpen mutat egy szigetelő réteget, amely körülveszi a 27 ellenállás zónát. Az 1. ábrán a 31 tranzisztor téglalap alakú emitter zónát tartalmaz, amelyet 36 szaggatott vonal jelez, továbbá téglalap alakú báziszónát, amelyet 38 szaggatott vonal szemléltet és 40 kollektor zónát, amelynek külső kerületét 39 szaggatott vonal határozza meg, míg belső kerületét a 38 szaggatott vonal. A 32 alakzat az emitter érintkező, a 33 és 34 alakzatok a bázisérintkezők és a 35 alakzat a kollektor érintkező. A 2. ábra szerint az első ismertetett kiviteli alaknál a gyártás egy szilícium egykristály 41 lappal kezdődik, amely P-típüsú vezető szelet 25 része lehet és borral történt szennyezéssel van előállítva, úgy, hogy lényegileg egyenletes kb. 5 ohm-centiméter ellenállása van. Ennek a 41 laprésznek tipikusan 0,01—0,025 centiméter vastagsága lehet és alkalmasan lehet előkészítve a 30 további gyártás számára, például mechanikus csiszolás és polírozás vagy kéiftiai polírozás útján, amint az a szakterületen jól ismert. A gyártás következő lépése, amellyel az át- 35 menet-szigetelésű integrált áramköri struktúrát állítjuk elő, a 3. ábrán látható, ahol a viszonylag kis ellenállású N-típusú vezető 42 és 43 zónák vannak kialakítva a P-típusú szubsztrátum lapban. A 42 és 43 zónákat tipikusan szilárd álla- 40 pótban való diffúzióval alakítjuk ki és lényegileg téglalap alakú zónákká vannak alakítva, amint az a. 3. ábrán látható, a jól ismert fotólitográfiái és oxid-maszkos technika útján. Lassan diffundáló szennyezést, például antimont 45 vagy arzént lehet használni ehhez, vagy pedig viszonylag gyorsan diffundáló szennyezést, például foszfort lehet diffundáltatni ezen zónák kialakítására. A szennyezés kiválasztása attól függ, hogy megfontolásunk szerint a kidiffun- 50 dálás és a kívánt szennyezés profil milyen legyén, amint azt a későbbiekben még részletezni fogjuk. Ezeket az N-típusú zónákat tipikusan lO20 atm/cm 3 felületi koncentrációjúra vagy ennél nagyobbra dif fundáltatjuk és körülbelül 55 egy-két mikron mélységre. Amint a 4. ábra mutatja, P-típusú 44 epitaxiális réteget alakítunk ki a P-típusú szubsztrátum felületén önmagában ismert eljárással. 60 Hogy nagyfrekvenciás készüléket kapjunk, a 44 epitaxiális réteg tipikusan kb. 2 mikronnál vékonyabb lesz és speciális példánkban körülbelül 1 mikron vastag ás borral szennyezett, hogy lényegileg egyenletes kb. 0,3 ohm-centiméter el- 65 6 lenállást kapjunk. Megjegyezzük, hogy definícióképpen a 0,3 ohm-centiméter ellenállású rétegnél, amelynek vastagsága 1 mikron, a rétegellenállás kb. 3000 ohm/cm2 . Minthogy az epitaxiális növesztési eljárás lényegileg hőkezelést tartalmaz, a 42 és 43 zónákból bizonyos kidiffundálás történik a 44 epitaxiális rétegbe. Ellentétben az ismert megoldásokkal, ez a kidiffundálás általában kívánatos az itt ismertetett struktúra számára, minthogy ez a kidiffundálás a kollektor-bázis átmenetet, amely a 44 réteg és a 43 zóna között van, kifelé mozgatja és eltávolítja a réteg és a szubsztrátum között levő 45 közbenső rétegtől, ahol bizonyos kristályrács tökéletlenségek elkerülhetetlenül adódnak. Járulékosan ez a kidiffundálás egy kollektor tartományt igyekszik kialakítani, amelyben az ionizált szennyezések koncentrációja növekszik a kollektor-bázis átmenettől való távolsággal. Ez az állapot általában kívánatos annyiban, hogy igyekszik optimalizálni a szokásosan ellentétes követelményeket, amelyek abból állnak, hogy maximálissá tegyük az átmenet letörési feszültségét és minimálissá tegyük az átmeneti kapacitást, valamint a soros kollektor ellenállást. A kidiffundálás mértéke beállítható azáltal, hogy lassan vagy gyorsan diffundáló szennyezéseket választunk a 42 és 43 eltemetett zónák számára. Egy speciális példánál antimont használtunk és körülbelül 0,25 mikron kidiffundálást tapasztaltunk az egy mikron vastagságú epitaxiális rétegbe. Amint az 5. ábra mutatja a 46 mély kontaktzóna (az 1. ábrán levő 25 zóna metszete) és a 48 zóna (az 1. ábrán levő 40 zóna metszete) teljesen át vannak diffundáltatva a 44 epitaxiális rétegen, hogy metsszék a 42 és 43 eltemetett zónák teljes kerületi részét. Tipikusan ezek a mély kontakt zónák viszonylag kis ellenállású N-típusú zónák és specifikus példánkban kb. 1020 at/ cm3 vagy ennél nagyobb felületi koncentrációt kapunk. Utalunk az 1. és 5. ábrákra és nyilvánvaló, hogy a mély kontakt zónák az eltemetett zónákkal kapcsolódva teljesen ^^körülzárják és ilyen módón villamosan szigetelik a P-típusú epitaxiális anyagból levő 51 és 52 szigeteket.' Megjegyezzük, hogy a fotqlitográfiai műveleteknél, amelyek ezzel a mély kontakt diffúzióval járnak, nincs szükség arra, hogy a mély kontakt alakzat pontosan vonalban legyen az előző alakzatokkal. A termelési kihozatalra való tekintettel ez az enyhített tűrés természetesen előnyös. A következő lépés, amint azt a 6. ábra mutatja, abból áll, hogy szennyezéseket dif fundáltatunk a 44 epitaxiális réteg teljes felületébe. Ezen szennyezések koncentrációját előnyösen úgy szabályozzuk, hogy elég kicsiny legyen ahhoz, hogy az N-típusú mély kontakt zónák ne 3
