164440. lajstromszámú szabadalom • Eljárás oxi-hidroxid rétegek, főként diffúziós adalékanyag források kialakítására félvezető egykristályok felületén

164440 mokat tartalmazó gázkeveréket, a cső másik vége pedig nyitott. Forrásanyagként folyadékfázisú anyagot használnak pl. bórtribromidot, ennek gőzeit nitrogéngázzal viszik a karccsőbe, ott oxigénnel keverik és a képződött bórtrioxidból történik a bóratomok diffúziója a szilíciumszeletekbe D. R. Goldstein 3.517.642. sz. amerikai szabadalma szerint. Az eljárás tökéletesítése folyamán a bórszilicid és hexabóroxid összetételű ún. „bór-bőr" képződését általában bórtribromid-alkohol-oxigén-nitrogén gázösszetétel; vagy a 3.484.314 sz. USA szabadalom szerint, bórtribromid-vízgőz^oxigén-nitrogén gázösszetétel alkalmazásával vagy egy redukáló közegű diffúziós lépés beiktatásával akadályozzák meg. Gázfázisú forrásanyag felhasználása esetén a kályhába jutó gázkeverék bórkoncentrációja könnyen szabályozható és az eljárás jól megismételhető M.S.R. Meynes „Boron diffúzión into silicicon using diborane" című Electrochemical Technology folyóiratban 1967 januárjában megjelent cikke szerint. A „nyitott csöves" eljárás a box eljárással szemben számos előnnyel rendelkezik, pl. az elődiffúziós közeg koncentrációja könnyen szabályozható, továbbá a folyadék vagy gázfázisú diffúziós forrás alkalmazásával nem szükséges felújítani a berendezést. Az eljárás viszonylag könnyebben megismételhető, de ugyanakkor szintén kétlépcsős eljárás, az elődiffúzióhoz egy 800—1100 C° hőmérsékletű kályha szükséges 40—80 perc időtartamra, majd különböző kémiai .műveletek elvégzése után a mélyebb bediffundáltatáshoz egy másik 1000—1250 C° hőmérsékletű kályha 50—180 perc időtartamra és más gázrendszer szükséges, együttvéve eszköz, munka és időigényes eljárás és így a gyártási folyamat költséges. Alacsonyabb 500—700 C° leválasztási hőmérsékletű folyamat az alkilszilikátok és adalékanyagok keverékéből pirolitikus bontással leválasztott arzén-bór-foszfor-üveg bevonat előállítása, amely diffúziós forrásként és fémezett szeletek bevonataként egyaránt alkalmazható A. Cuccia „Diffusion form doped oxides semicondictor silicon" című „Electronical Society"ben megjelent közleménye szerint. Ujabb eljárásoknál szilán alaosony szobahőmérsékletű termikus oxidációját alkalmazzák, amikor már 300—500 C° hőmérséklet tartományban leválasztható a szilíciumoxid réteg, illetve kialakítható az adalékanyagot tartalmazó szilíciumoxid alapú diffúziós üvegforrás Werner Kernnek az RCA Revier folyóirat 1968 decemberi számában megjelent „Apparatus for chemical vopor depositon of oxide and glass films" c. közleménye szerint. A cikkben leírt eljárás szerint szilán-diborán-oxigén összetevőjű gázkeverékből a bórtrioxid-szilíciumoxid anyagú üveg előállításához elég egy kályha is, de ugyanakkor az bonyolult mechanikával rendelkezik. Ismeretes az angol 1.174.755 sz. szabadalom, amely szerint 300—600 C° hőmérséklettartományban etoxi-szilán és propionsav vagy más kis szénatomszámú alifás sav reagáltatásával állítják elő a maszkoló szilíciumoxid réteget. A felsorolt szabadalmak és közlemények sze-5 rinti eljárások közös vonása, hogy többszáz C° hőmérsékletet igényelnek, mivel az eljárások reakciója vagy oxidálás, vagy pirolitikus bontás, ami csőkályhák alkalmazását teszi szükségessé, ez ugyanakkor azonban a gyártás mene-10 tét lelassítja, és azt szakaszossá, lényegében költségessé teszi. Ismertek ugyan az Emulsitone Company által gyártott szilikafilm termékek, melyekkel szobahőmérsékleten diffúziós forrás alakítható ki. I5

A termékkel együtt ajánlott előállítási eljárás során a félvezető szeletek felületére finomeloszlású szuszpenziót csöppentenek, és ez képes diffúziós forrást, illetve maszkoló oxidréteget képezni, de ennek is az a hátránya, hogy a 20 szuszpenzióból kialakított réteg utólagos 100— 300 C° hőmérsékleten történő szárítás, majd további magas hőmérsékletű hőkezelés nélkül nagyon szemcsés, és fotolitográfiai műveletekkel nem munkálható. 25 Találmányunk célja az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével olyan eljárás kidolgozása és ezt megvalósító berendezés megalkotása, amellyel szobahőmérsékleten rendkívül gyorsan és egyszerűen egyenletes vastagságú 30 szilíciumoxi-hidroxid, diffuzáns atomokat tartalmazó szilíciumoxi-hidroxid, illetve más diffuzáns atomokkal képzett oxi-hidroxid réteg választható le félvezető egykristályok pl. szilícium, germánium, galliumarzenid, stb. felületére. Találmányunk szerinti eljárásnál nem az ismert oxidálásos, vagy pirolitikus hőbontásos reakciót, hanem hidrolízisreakciót használunk, amely a magas hőmérsékletet fölöslegessé, a gyártást gyorsabbá, egyszerűvé, folyamatosabbá és olcsóbbá teszi. Találmányunk szerint oxinhidroxid rétegek, főként diffúziós adalékanyag forrás(ok) például szilíciumoxi-hidroxid, diffuzáns atomokat tartalmazó szilíciumoxi-hidroxid vagy diffuzáns atomokat tartalmazó más oxi-hidroxid réteg(ek) •félvezető egykristály(ok) felületén történő előállításánál úgy járunk el, hogy oxidképző elem(ek) so szobahőmérsékleten elbontható vegyületét vagy vegyületeit gáz halmazállapotban tartalmazó semleges gázt, vagy gázokat és az oxidképző elem(ek)et bontó vegyületnek) gőzét vagy gőzeit tartalmazó semleges gázt vagy gázokat a fél-55 vezető egykristály felületére külön-külön vezetjük, ott egymással reakcióba léptetjük, előnyösen hidrolizáltatjuk és a reakciótermékként kicsapódó oxi-hidroxid vegyületet a félvezető egykristály felületén felfogjuk. 60 Az egyenletes rétegvastagság jobb kialakítása végett a reakciótermékként kicsapódó oxi-hidroxid vegyületet fölfogó félvezető egykristályt mozgatjuk. Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés oly módon kialakított, hogy vagy 65 adalékanyagot tartalmazó beömlőnyüással ellá-35 40 45 2