162840. lajstromszámú szabadalom • Eljárás komplementer bipoláris tranzisztorokat tartalmazó integrált félvezetőelrendezés előállítására
162840 3 4 A találmány eljárás npn és pnp komplementer bipoláris tranzisztorokat tartalmazó félvezetőelrendezések előállítására, mely tranzisztorok egy egykristályos, mindkét oldalon kontaktírozott rétegen belül vannak kialakítva és tartótárcsával vannak összekötve. A találmány kialakítható olymódon, hogy önmagában ismert módon 10—100 Ohm cm fajlagos- ellenállású egykristályos félvezetőrétegbe — mely vagy önálló, vagy hordozórétegen helyezkedik el — valamennyi npn- tranzisztor kollektorrétegét szelektív úton diffundáltatjuk, ezt követően ntípusú epitaxiális réteg alá ágyazzuk, majd temperálással a kollektorréteg szennyezőanyagának egy részét az epitaxiális rétegbe diffundáltatjuk, ezután a epitaxiális rétegen a következő diffúzió maszkjaként passzíváit réteget alakítunk ki, valamennyi pnp-tranzisztor bázisrétegét gyűrűalakú, az epitaxiális rétegen keresztülnyúló p+ -típusú rétegdiffúzió útján szigeteljük és az npn-tranzisztorok később kialakítandó kollektorrétegeit egyidejűleg ugyanilyen rétegdiffúzióval elhatároljuk, majd utána a pnp-tranzisztorok emitter-rétegeit és az npntranzisztorok bázisrétegeit p-típusú diffúzió útján — melynek behatolási mélysége kisebb, mint az epitaxiális réteg vastagsága — a diffúziós rétegek tartományán belül, végül az npntranzisztorok emitterrétegeit és ezzel egyidejűleg az npn-tranzisztorok báziskontaktus rétegét n-típusú diffúzió révén alakítjuk ki, majd ismert módon a félvezetőtárcsák felső felületén az egyes alkatelemek kivezetéseihez csatlakozó összeköttetést alakítunk ki, mely a passzíváit réteg és a fémes összeköttetésre felvitt kötőréteg között létesít kapcsolatot, a kötőréteget tartótárcsával kötjük össze, ezután a félvezetőtárcsák hátulsó oldalát mindkét típusú tranzisztor bázis- kollektor- és diffúziós rétegeit, lemunkáljuk, majd ugyanúgy, mint a félvezetőtárcsa felső felületén, alsó felületén is fémes érintkezéseket alakítunk ki. A kollektorpálya ellenálásának további csökkentését az npn-tranzisztoroknál alacsony fajlagos ellenállás értékű, rejtett n-tartomány elő-' állítása révén érhetjük el, amely a pnp-tranzisztorok p+ -kollektorrétegeinek diffúziója előtt, vagy után ugyancsak diffúzió révén állítható elő. Diffundáltatott ellenállásokat a p-típusú diffúzió révén is elő lehet állítani úgy, hogy ptípusú réteg diffúzióval alakítjuk ki a kontaktustartományok alját. A pnp-tranzisztorok kis értékű bázisréteget ellenállásainak kialakítására egy másik lehetőség is van, s ez abban áll, hogy pótlólagosan 10 ß cm érték alatti n-típusú diffúziót viszünk be a pnp-tranzisztorok bázis-rétegébe, melyet a p-típusú réteg diffúziója előtt vagy után lehet elvégezni. A fent leírt eljárást komplementer úton is lehet foganatosítani, azaz olyképpen, hogy az n-t és p-t egymással felcseréljük a fent leírt eljárásban. Az eljárás lehetővé teszi komplementer bipolar tranzisztorokkal integrált félvezetőelrendezések előállítását négy, vagy legfeljebb öt diffúziós lépés segítségével. Az ezen eljárás szerint előállított félvezetőelrendezések szerkezetileg lényegesen tömöttebbek, mint az ismert integrált tranzisztorok. Ezen túlmenően a kétoldali kontaktírozás és vezeték-kialakítás révén kisebb soros kollektor- és bázisellenáUásokat és rövidebb vezeték-kialakítási lehetőséget nyerünk. A találmányt egy kiviteli példa kapcsán közelebbről is megmagyarázzuk. A leíráshoz tartozó rajzokon az 1. ábra az epitaxiális tárcsa metszetét mutatja a beleágyazott kollektortartománnyal, a 2. ábra a tárcsa metszetét mutatja a diffúziós technológiai kivitelezés után, a 3. ábra a tárcsa felülnézetét mutatja a diffúziós tartományok elhelyezkedésével, egy npn és egy pnp tranzisztornál, a 4. ábra a tárcsa metszetét mutatja a hordozótárcsával Való összekötés és a félvezetőtárcsa lemunkálása után, az 5. ábra a teljesen kész félvezetőszerkezet metszetét mutatja. Az 1. ábra szerint egy egykristályú 10—100 Ohm cm értékű p-típusú 1 szilíciumtárcsába p-típusú 2 kollektorrétegeket ismert fotólitografikus, lakkmaszkos maratási eljárás útján diffundáltatunk. Különleges esetekben, a 2 kollektortartományok diffúziója előtt, vagy után kis Ohmértékű rejtett n+ -rétegeket alakítunk ki az npn-tranzisztorok kollektorának leendő tartományában. Az n-típusú 3 szilícium epitaxiális réteg kialakítása után a 2 kollektortatományokat a 3 epitaxiális rétegbe diffundáltatjuk. Ezt követően a 3 epitaxiális rétegen egy passzíváit 4 réteget képezünk termikus oxidáció, vagy rétegfelrakás segítségével. A p+ -típusú diffúzió révén a pnp-tranzisztorok 7 bázisrétegeinek 5 szigeteléséhez, valamint az npn-tranzisztorok 8 kollektorrétegének lehatárolásához szigetelőgyűrűket alakítunk ki. A p-típusú diffúzió révén egyidejűleg az npntranzisztoroknak 9 bázisrétegeit és a pnp-tranzisztorok 10 emitter-rétegeit állítjuk elő. Az npn-tranzisztorok 11 n+ -típusú emitterrétegével együtt a pnp-tranzisztorok báziskontaktusainak tartományában az ^-tartományokat alakítjuk ki. Ezt követően a 4 passzíváit rétegbe belemaratjuk a 13 kontaktushelyeket és a 14 árkokat, amelyek a 15 fémes érintkezések vezetésére szolgálnak. A 15 fémes érintkezések kialakítása után ismert felgőzölögtetéses, vagy maratásos eljárás útján önmagában ismert módon, a 16 üveg-réteg segítségével a 1, 3 félvezetőtárcsát (pl. oxidált Si-tárcsát) a 17 hordozótárcsával termokomprimálással összesűrítjük, majd csiszolás és marás útján az 1 félvezető tárcsa hátulsó oldalát egészen a pnp-tranzisztorok 2 kollektorrétegének és 5, 6 p+ -rétegének (lyukrétegének) 10. 15 20 25 30 35 40 45 60 55 60 2
