161508. lajstromszámú szabadalom • Eljárás bipoláris tranzisztorokat tartalmazó integrált félvezető elrendezések előállítására
161508 egyik tranzisztor-típus bázis-kollektor-átmenetét egyidejűleg állítsuk elő a másik tranzisztor típus emitter-bázis-átmenetével, és ezáltal lehetővé válik az npn és pnp tranzisztorok egymástól független méretezése. A találmány szerinti feladatunkat azáltal oldjuk meg, hogy n-típusú egykristály félvezetőtestben gyűrűalakú p-típusú tartományokat diffundáltatunk a később keletkező n-típusú kollektor tartományok oldalirányú határolására és egyidejűleg p-típusú kollektortartományokat is diffundáltatunk és ezek köré p-típusú szigetelőgyűrűkből levő kollektoroldali tartományokat diffundáltatunk az n-típusú bázistartományok szigetelésére és ezeket az n-típusú félvezetőtestre felvitt n-nípusú epitaxiális rétegbe kidiffundálta tjük, majd ezt követően az epitaxiális rétegbe az eltemetett gyűrűalakú n-tipusú tartományok fölött p-típusú bázistartományokat diffundáltatunk olyan mélyen, hogy ezek egymással összeköttetésbe kerülnek és egyidejűleg a p-típusú szigetelőgyűrűk emitteroldali tartományát állítjuk elő, majd ezt követően diffúzió útján n+ -típusú emittereket és p + típusú emittereket állítunk elő. Ezután önmagában ismert módon érintkező-ablakokat és mélyedéseket marunk a passziváló rétegbe a hozzávezetések számára és kötőréteget viszünk fel, hogy ennek segítségével a félvezető testet egy tartóval kössük össze, majd ezután az eltemetett p-típusú tartományok szabaddá tételéig eltávolítjuk a félvezető test anyagát, ami által szigeteli kollektortartományok keletkeznek. Miután egy kollektoroldali passziváló réteget felvittünk és az érintkező ablakokat kimartuk, egy második sík vezetőréteget viszünk fel. Járulékosan az n-típusú kollektortartományában és az n-típusú bázis kollektoroldali érintkező tartományaiban eltemetett n+ -típusú diffúziós réteget lehet előállítani a vezetőréteg-ellenállások és az érintkezési ellenállások csökkentésére. Az n+ -típusú emitter-diffúzióval az emitteroldali n-típusú bázisérintkezők alá, míg a p+ típusú emitterdiffúzióval az emitteroldali p-típusú bázisérintkezők alá kis ellenállású tartományok alakíthatók ki. A két sík vezetőréteg között galvanikus öszszeköttetéseket állítunk elő p-típusú aknaszerű tartományok útján, amelyeket az eltemetett ptípusú tartományokkal és a p-típusú bázistartománnyal egyidejűleg diffundáltatunk. Az n+ -típusú emittereket a p + -típusú emitterek diffundáltatása után is diffundáltathatjuk. Diffundáltatott ellenállásokat a két p-típusú diffúzió egymás fölé vitele útján, vagy pedig a kettő közül az egyik p-típusú diffúzió segítségével tudunk képezni. Az eljárást komplementer módon, az n- és p-típusú szennyezések felcserélésével is elvégezhetjük, a fent ismertetett eljárás szerint. A találmány tárgyát a következőkben egy kiviteli példa kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra az epitaxiális réteget tartalmazó félvezető réteg metszetét mutatja. A 2. ábra egy metszetet szemléltet, amelyen a diffúziós tartományok láthatók. 5 A3, ábra a diffúziós tartományok elhelyezésének felülnézete. A 4. ábra a kész struktúra metszetét ábrázolja. Az 5. ábra az integrált részstruktúra villamos 10 kapcsolását mutatja. Egy n-típusú 1 sziliciumtárcsába az 1. ábra szerint a kollektoroldali 2 n+ -típusú bázisérintkező-tartományokat és a. 3 n+ -típusú kollektor-15 érintkező-tartományokat, továbbá ezek körül gyűrű alakban elhelyezkedő 4 p-típusú tartományokat és ezekkel egyidejűleg 5 p-típusú kollektortartományokat diffundáltatunk, valamint ezek köré p-típusú szigetelő gyűrűk kollektor-20 oldali 6 tartományát, a 7-n típusú bázistartományok szigetelésére és ezeket az 1 félvezető tárcsára felvitt 8 epitaxiális rétegbe kidiffundáltatjuk. A kidiffundáltatás alatt termikus oxidáció út-25 ján 9 passziváló réteget állítunk elő. Ezt követően a 10 p-típusú bázistartományokat a p-típusú szigetelőgyűrűk emitteroldali 11 tartományaival egyidejűleg, majd ezt követően a 12 n+ típusú emittereket, valamint ezekkel egyidejű-30 leg az emitteroldali 13 n+-típusú bázisérintkezőtartományokat, valamint a 14 p+ -típusú emittertartományokat és ezekkel egyidejűleg az emitteroldali 15 p+ -típusú bázisérintkező-tartományokat diffundáltatjuk a 2. és 3. ábra szerint 35 a 8 epitaxiális rétegbe. Miután a 18 érintkező ablakokat kimarattuk — amelyekből a 2. ábrán az áttekinthetőség érdekében csak egyet jelöltünk —, és kialakítottuk a 17 árkokat a vezetékek vezetésére a pasz-40 sziváló rétegben, rápárologtatással és maratással molibdénből levő fémes 18 vezérlőrétegeket készítünk. Katódporlasztással a hőkiterjedési együttható tekintetében a szilíciumhoz illesztett üvegből vékony 19 kötőréteget porlasztunk az 45 1, 8 félvezető tárcsára, amelynek segítségével az 1, 8 félvezető tárcsát 20 tartótárcsával (oxidált sziliciumtárosával) kötjük Össze termokompresszió útján. Az 1, 8 félvezető tárcsa anyagát ezt követően annyira eltávolítjuk, hogy 50 az eltemetett 2, 3, 4, 5 és 6 diffúziós tartományok kiszabaduljanak, amit csiszolás, polírozás és maratás útján végzünk és ezáltal létrejönnek a szigetelt 21 n-típusú kollektortartományok és az 5 p-típusú kollektortartományok, amelyeket 55 Si02 -ből levő 22 passziváló réteg takar, amelynek 23 ablakain keresztül a szabaddá tett építőelem tartományok, például molibdénből lévő 24 Vezetőrétegek útján galvanikusan csatlakoztathatók. 60 A 4. ábrán az áttekinthetőség érdekében csak egy 23 érintkező ablakot láttunk el hivatkozási jellel. Emellett a 23 érintkező ablakok maszkolásának pozicionálását a letakart diffúziós rétegek-65 hez és a letakart 18 vezető pályákhoz képest 2
