164699. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lavina karakterisztikájú diffúziós-ötvözött szilíciumdióda p+ nn+ átmenetének előállítására
3 164699 4 szonyítva pozitív szögű csiszolással látjuk el. A találmány két felismerésen alapszik, éspedig egyrészt azon, hogy ötvözött, azaz „éles", ill. „ugrásszerű" átmenettel rendelkező nn+ réteg létrehozásával az „avalanche" karakterisztikájú 5 átmenetek villamos paraméterei kedvezőbbek, másrészt, hogy az n réteg ötvözéssel történő előállításánál alkalmazott megfelelő szerszám az antimon tartalmú arany réteg „szabad" visszakristályosodását teszi lehetővé és ezáltal, az 10 átmenetben ébredő feszültségek minimálisra csökkenthetők, ami ugyancsak jelentősen javítja az átmenet tulajdonságait. Ennek megfelelően a találmány értelmében úgy járunk el, hogy a szilícium lemez egyik oldalán levő diffúziós „p" 15 réteget eltávolítjuk, majd azt a másik oldalával tűzi úton ezüstözött, vagy aranyozott molibdén lemezhez alumíniummal, (Al) vagy szilícium tartalmú alumíniummal (AISi) keményforrasztjuk, mely hőkezeléssel egyidejűleg antimon tartalmú 20 arany (AuSb) beötvözésével előállítjuk az n + ötvözött réteget oly módon, hogy a szilícium lemez csiszolt felületére antimon tartalmú aranyfóliát teszünk és arra olyan anyagból készült ötvözőszerszámot célszerűen alumíniumoxid ko- 25 rongot, amelyet az arany-szilícium-antimon eutektikum nem nedvesít, s ezáltal lehetővé teszi ezen ötvözet „szabad" visszakristályosodását. A találmány szerinti eljárás értelmében először az 1 szilícium lemez előkészítését kell elvégezni 30 azaz egyik felét megfelelő módon síkba kell csiszolni. A szilícium lemez „n" típusú fajlagos. ellenállása 20-150 ohmcm, diffúzió előtti vastagsága 0,15—0,5 mm a kívánt letörési feszültség függvényében. A csiszolással előkészített 1 szi- 35 lícium lemezt mechanikai és kémiai úton a káros szennyezőktől megtisztítjuk, majd diffúziós kályhába téve „p" típusú diffúzáns célszerűen gallium bediffundáltatásával p+ np + szerkezet alakul ki. A diffúziót célszerű oxidáló közegben végrehajtani, 40 mert a létrejövő szilíciumdioxid réteg egyrészt getterező hatással rendelkezik, másrészt, mert vegyi anyagokkal szembeni maszkírozó hatása a későbbi műveletek során előnyösen kihasználható. A diffúzió után az 1 szilícium lemez egyik 45 oldaláról a szilíciumdioxid réteget és a p+ réteget csiszolással eltávolítjuk és beállítjuk a kívánt letörési feszültségnek megfelelően a lemez végleges vastagságát. Ezt követően mechanikai és kémiai úton megtisztítjuk az 1 szilícium lemezt. A 50 kémiai tisztító műveletnél olyan közeget, célszerűen 1:4 HF HNO3 oldatot kell alkalmazni, amely a megmaradt p+ réteget borító szilíciumdioxidot nem támadja meg s ezáltal a p+ réteg roncsolódását el lehet kerülni. A tisztító művelet 55 befejezéseként a szilíciumdioxid réteget hidrogénfluoridban történő maratással célszerű eltávolítani. A találmány szerinti eljárás értelmében ezután a 2 molibdénlemez, az alumínium vagy szilícium tartalmú alumínium 3 korong, végül az antimon 50 tartalmú 4 aranykorong előkészítését kell elvégezni. A 2 molibdén lemez egyik felületét ismert eljárásokkal tűzi úton ezüstözni, vagy aranyozni kell a későbbi forraszthatóság, illetve nyomott kontaktus esetén az alacsony átmeneti 55 ellenállás biztosítása céljából. Ezt pld. úgy végezhetjük el, hogy a 2 molibdén felületét galvanikusan nikkelezzük, majd az egyik felületére megfelelő mennyiségű ezüstöt vagy aranyat helyezünk, s az együttest hidrogénben az ezüst, illetve arany forradáspontja fölé hevítjük, aminek következtében megfelelően elődúrvított felület esetén az ezüst, illetve az arany egyenletesen szétterjed a felületen. A 2 molibdén másik felületén levő nikkelréteg ugyanakkor elősegíti az alumínium, vagy szilícium tartalmú 3 korong és a 2 molibdén közötti egyenletes kötést. Az alumínium vagy szilícium tartalmú 3 korong felületéről a szennyeződéseket a keményforrasztás előtt kémiái úton pld. hidrogénfluoridban történő maratással távolítjuk el, majd a 3 korongot a maróoldat maradványainak eltávolítása céljából gondosan lemossuk. Az antimon tartalmú 4 aranykorong ötvözés előtti előkészítését az előbbiekben leírt 3 korong előkészítéséhez hasonlóan kell elvégezni. A találmány szerinti eljárás értelmében az előzőekben részletezett módon előkészített alkatrészeket az 1. ábrán látható módon keményforrasztjuk, illetve ötvözzük egységgé. A hőkezelő berendezés 5 grafittömbjében levő üregbe először a 2 molibdént helyezzük el, úgy hogy az ezüstözött, vagy aranyozott felülete alulra essen, majd erre tesszük a 3 korongot és arra az 1 szilícium lemezt úgy, hogy a p+ diffúziós réteg alulra essen. Ezután grafit, vagy nagytisztaságú kerámia célszerűen alumíniumoxid kerámia távolságtartó 6 gyűrű behelyezése után az antimon tartalmú 4 aranykorongot tesszük az 1 szilícium lemez felületére és erre a nagytisztaságú alumíniumoxid kerámia 7 korongot, végül a 8 nehezéket. Az előzőek szerint elkészített összeállítást behelyezzük a hőkezelő berendezésbe és védőgáz atmoszférában, vagy vákuumban 700-900 C° közötti hőfok értékre hevítjük a dióda típusától függően. A hőkezelés időtartama 5-30 perc. Ezen hőkezelés alatt részben létrejön az 1 szilícium és 2 molibdén közötti keményforrasztás az alumínium vagy szilícium tartalmú alumínium 3 korong megolvadása és beoldódása révén, részben kialakul az n+ réteg az antimon tartalmú 4 aranykorongnak az 1 szilícium lemezbe történő beoldódása és „szabad" visszakristályosodása révén. Ez utóbbit az biztosítja, hogy a szilíciumarany-antimon eutektikum a nagy tisztaságú 7 alumíniumoxidot nem nedvesíti, ugyanakkor ez utóbbi megfelelő módon felcsiszolva elegendő nagy 8 nehezék esetén lehetővé teszi a síkszerű oldódást. A találmány szerinti eljárás értelmében ezután a p+ nn + átmenet ferdecsiszolását készítjük el a 2. ábrán látható módon. Az antimon tartalmú 4 aranykorong átmérőjét a szilícium lemez átmérőjéhez és vastagságához viszonyítva úgy kell megválasztani, hogy a kívánt Javina" feszültség biztosításához szükséges csiszolási szög esetén a 2
