161626. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagyáramerősítési tényezőjű, nagyfrekvenciás si tranzisztorok előállítására
SZABADALMI 161626 MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY jféFÍ&Kk&L. Nemzetközi osztályozás: ^pnk H 011-7/4* WftmmfiS Bejelentés napja: 1970. VII. 1. (EE-1830) ^HÉ^ÍMBC&ÍÍ^H Bejelentés napja: 1970. VII. 1. (EE-1830) Bejelentés napja: 1970. VII. 1. (EE-1830) ."'^T, 2.^ " ORSZÁGOS Közzététel napja: 1972. V. 28. TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1974. III. 13. Puskás László vegyészmérnök, Behringer Tibor villamosmérnök, dr. Giber János vegyészmérnök, Csonka Albert fizikus, Budapest Tulajdonos: Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt., Budapest Eljárás nagyáramerősítési tényezőjű, nagyfrekvenciás Si tranzisztorok előállítására 1 A találmány eljárás olyan planár technológiával készült iWN - elsősorban nagyfrekvenciás - szilícium tranzisztorok előállítására, mely tranzisztoroknak nagy az áramerősítési tényezőjük (- ß> 1Q0-) és ugyanakkor az alapkristály illetve epitaxiálís réteg által megszabott kollektorbázis letörési íe- 5 szültségének (-UCBO-) is nagy az értéke. Találmányunk lényegének ismertelése előtt, a szokásos gyártási eljárásoknál jelentkező néhány olyan jelenségre kívánunk rámutatni, melyek ismerete találmány«* megértését nemcsak megkönnyíti, hanem annak tartahaátis kidomborítja s ugyanakkor •'" a vonatkozó technika jelenlegi hetjuetét is híven tükrözi. 16 20 Ismeretes, hogy a nagy határfrekvencia, valamint a nagy áramerősítési tényező elérése érdekében kis diffúziós mélységeket, valamint igen kis geometriai bázisvastagságot (W) kell létrehozni. Ekkor a szokásos diftuiánsok (B és P), valamint a szokásos koncentráció-viszonyok mellett elkerülhetetlenül fellép az un. „emitter deépeffect" (rövidítve EDE). A közismert jelenség lényege az, hogy a P diff. alkalmával a megnövekedett vakanciasűrú'ség miatt, az emitter területe alatt a diffúziós front előrehalad. A P diff. mint- egy előrenyomja („push in") maga alatt a már előzőleg B diffúzióval kialakított pn átmenetet így a tényleges bézisvastagság szélesebb lesz, ami a ß csökkenés irányában hat Ha a nagy ß kívánalom miatt az emitter diffúziót mélyebbre 25 tervezzük, az emitter pereme egyre közelebb kerül a bázishoz, így az átszúrás miatt a kollektor-bázis feszültség egyre csökken, mig végül rövidzárba kerül. A jelenséget részletesen tárgyalja az irodalom pL J.El.Chem Soc. VoL 112 N°3. 1965. márc. 323. okL . Az eddig eljárások, bár ezt a problémát kiküszöbölni nem tudták, a következő módon igyekeztek összehangolni a különböző paramétereket 1. Nagy ellenállású alapanyagot használnak. Ez esetben 36 30 ugyanis nagy kollektor-bázis letörési feszültség (UCBO) érhető eL Ha az EDE miatt az UCB o jóval az elméleti érték alá esik is, még mindig elég nagy értéket lehet beállítani. Az alkalmazott nagy ellenállású Si miatt azonban megnő az inverzió veszélye, továbbá a kollektor soros ellenállása, ami a frekvenciát csökkenő irányba befolyásolja. 2. Igen lapos bázis diffúziós profilt alakítanak ki, azaz csak kevés bort diffundáltatnak be. Ekkor kicsi lesz a bázisban levő, a diff. által bevitt töltések száma, csökken a rekombináció mértéke és így megnő a ß. így bár vastagabb bázis alkalmazása mellett is elérhető nagy áramerősítési tényező, viszont a kis bór felületi koncentárció miatt a felület könnyen átinvertáL túl nagy lesz az emitter-bázis feszültség, és nagy lesz a bázis soros ellenállása. Ezért azt így önmagában nem is használják, hanem egy második, de sekélyebb bór diffúzióval a felületi koncentrációt a szokásos értékre növelik. Ezen eljárás hátránya, hogy két teljes B diffúziót kell végezni. Bár ez az eddig leginkább alkalmazott módszer, az EDE-t megszüntetni így sem lehet A 3.473.975 sz. USA szabadalom szerint a kollektor testén ellentétes típusú réteget növesztve alakítják ki a kollektorbázis pn átmenetét Ebbe a rétegbe végzik el a bázis, majd az emitter diffúziót, úgy, hogy az emitter által előre nyomott bázis ne haladja túl a növesztett pn átmenetet így, bár EDE van, a bázis, a bázisátmenet mégis egyenes. A módszer hátránya, hogy a kollektorbázis átmenetet epitaxiálís növesztéssel kell létrehozni, valamint, hogy az egyes tranzisztorok izolálására külön szigetelés diffúziót kell közbe iktatni, ami többletműveletet jelent A 3489.622 sz. US A szabadalom külön diffúzióval alítja be a bázistartomány középső és perifériális részeinek felületi kimcentrációját, ÜL diffúziós mélységét Ezzel a-rnédszerrel biztost 161626
