165229. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezetőelemek és szilárdtest áramkörök előállítására

165229 5a—5c. ábrákon két teljes fedésben lévő, különbözőképpen szennyezett szigetelőréteget ábrázolunk vázlatosan^ 6a.-6d. ábrákon két különbözőképpen szennyezett, egymást csak részben fedő szigetelőréteg vázlatos képét szemléltetjük, a 7a.-7e. ábrákon különbözőképpen szennyezett aktív diffúziós maszk készítésére alkalmas egyszerűsített eljárás vázlatát mutatjuk be. Amint az la-le. ábrán látható, pontosan helyezett és méretezett szigetelőszigeteknek az 1 szubsztrátum felületén való kialakítása oly módon megy végbe, hogy először szennyezett 2 szigetelőréteget, majd azon 4 átvivő fedőréteget választunk le, majd erre visszük fel a 6 fotolakkréteget (L.la. ábra). A fotolakkrétegnek fotósablon alkalmazásával való megvilágítása után kapjuk a 7 tapadó fotó-lakkmaszkot (L. lb. ábrát), amely a következő marási eljárás során az 5 átvivő fedőréteg és annak tapadó átvivőmaszkká való átalakulása során a struktúra kialakításához szükséges maszk szerepét tölti be (L. le. ábra). A 7 tapadó fotó-lakkmaszk eltávolítása után (L. Id. ábra) maratással megy végbe a szennyezett 2 szigetelőréteg struktúrájának kialakítása, mimellett a maszkolást a 4 átvivő fedőréteggel végezzük. Eközben jön létre az aktív 3 diffúziós maszk (L. le. ábra), amely a későbbi diffúziós eljárás során diffúziós forrásként szolgál. A 2a.-2b. ábrákon az la.-lc. ábrák szerinti strukturakialakítási eljárással az 1 szubsztrátum felületén különbözőképpen szennyezett szigetelőszigetek kialakításának módját ábrázoljuk, ahogyan azt diffúziós forrásként a félvezető kapcsolási elemek és szilárdtest áramkörök gyártása során alkalmazzuk. Az 1 szubsztrátumon egy első szennyezővel szennyezett 21 szigetelőréteget választunk le a már leírt módon 41 tapadó átvivőmaszk útján (L. 2a. ábra), majd alkalmas maróoldattal végezzük a struktúra kialakítását. Eközben jön létre az aktív 31 diffuziómaszk, amelyet a továbbiakban a 41 tapadó átvivőmaszk takar és így védve marad (L. 2b. ábrát). Ezután az egész felületre egy második, egy másik szennyezőanyaggal szennyezett 22 szigetelőréteget választunk le, és egy második 42 tapadó átvivőmaszkkal fedjük (L. 2c. ábrát). Egy további maratási művelet során a második szennyezett 22 szigetelőréteget mindenütt eltávolítjuk, ahol azt a 42 tapadó átvivőmaszk nem védi, azaz a már meglévő aktív 31 diffúziós maszknak a 41 tapadó átvivőmaszk által védett szigetein keresztül. Ilyen módon az első aktív 31 diffúziós maszk mellett pótlólag egy második 32 diffúziós maszk is létrejön (L. 2d. ábrát). Analóg leválasztási eljárással egy harmadik aktív 33 diffúziós maszk előállítása céljából (L. 2f. ábra) egy harmadik - szennyező anyaggal szennyezett és egy harmadik 43 tapadó átvivőmaszkkal készített 23 szigetelő réteget hozunk létre. Ezt a műveleti ciklust tetszőlegesen ismételhetjük. A legutoljára kialakítandó aktív diffúziós maszk részére nem kell tapadó átvivőmaszkot előállítani, hanem elegendő egy egyszerű tapadólakkmaszk előállítása struktúra kialakítása céljából. Megjegyezzük, hogy a 21, 22 és 23 szigetelő rétegek, illetve az aktív 31, 32 és 33 diffúziós maszkok szennyezőanyagai nem okvetlenül különbözőek, hanem azonos típusú szennyezőket tartalmazhatnak, sőt a szennyezési koncentráció is azonos lehet. Ezután a 41, 42 és 43 tapadó átvivő maszkokat eltávolítjuk és a felületet 8 passzíváié réteggel — például szennyezetlen kémiai Si02

réteggel — fedjük (L. 2g. ábrát). Ez megakadályozza a szennyezőanyagnak az őt körülvevő gázatmoszférából való kidiffundálását és azt, hogy a 5 szennyezett Si02

szigetek által fedett struktúra felületi tartományaiba ne diffundáljon be. Fennáll azonban a lehetősége annak is, hogy a 8 passziváló réteget elhagyjuk és a diffúziós eljárást oxidáló atmoszférában végezzük, miközben a termikus 9 10 oxidréteg a szubsztrátum területének takaratlan részein növekszik, és ezzel ugyanazt a célt szolgálja, mint a 8 passziváló réteg (L. 2h. ábra). A 2h. ábrán diffúziós eljárás során létrejött diffundált tartományokat is ábrázoltunk. 15 A 3a.—3e. ábrákon szilárdtest áramkörök előállításának módját ábrázoljuk az 1. és 2. ábrákon részletezett eljárási elvek alkalmazásával. Egy akceptorokkal szennyezett p-vezető típusú homogén 1 szubsztrátumon, amely jelen példánk esetében 20 szilícium tárcsa, arzénnal vagy antimonnal szennyezett aktív 34 diffúziós maszkot hozunk létre (L. 3a. ábrát). Az ezt követő oxidáló közegben végzett hőkezelés során az arzén az oxidból a szilíciumba diffundál és a kollektor 27 előbevonási rétegét alkotja 25 (L. 3b. ábrát). Az aktív 34 diffúziós maszk által nem fedett szilícium felületi tartományokon termikus 25 oxidréteg képződik. Ezt követően a termikus 25 oxidréteget és az aktív 34 diffúziós maszkot a sziliciumtárcsáról teljes egészében eltávolítjuk és 30 n-vezető típusú 10 epitaxiális réteget választunk le (L. 3c. ábrát). Mivel a termikus 25 oxidréteg képzéséhez az 1 szubsztrátum szilíciumára van szükség, a kollektor 27 előbevonási :v

réteg egy réteggel vékonyabb lesz. Ez a réteg a 10 epitaxiális réteggel együtt 35 növekszik és az epitaxiális réteg felületén kialakítandó kollektor 27 előbevonási réteg aktív diffúziós maszkjának kiegészítő részét képezi a szubsztrátumepitaxiális réteg határfelületén. Az epitaxiális réteg felületén sorban egymásután a 40 szigetelőkeret részére borral erősen szennyezett aktív 35 diffúziós maszkot, a kollektortartomány részére nagykoncentrációjú foszfor szennyezéssel 35 diffúziós maszkokat, az emitter és a bázis tartomány részére borral kismértékben, arzénnal vagy antimonnal nagy-45 mértékben szennyezett aktív 37 diffúziós maszkokat, a báziscsatlakozás környezete részére borral kismértékben szennyezett aktív 38 diffúziós maszkokat állítunk elő. (L. 3d ábrát). Az egymást részben fedő aktív 37 és 38 diffúziós maszkok szerkezetét és 50 struktúrájuk kialakítását az 5. és 6. ábrák alapján még részletesebben magyarázzuk meg. Az ezt követő temperáló művelet során oxidáló közegben ismét 26 oxidréteg nő az aktív diffúziós maszk által fedetlen epitaxiális területek 55 tartományain (L. 3e. ábrát). Ezen kívül az aktív 35, 36, 37 és 38 diffúziós maszkok szennyezői az epitaxiális rétegbe diffundálnak és a 12 szigetelőkeretet, a 13 kollektortartományt, 14 emittertartományt, a 15 bázistartományt, valamint a 16 bázis-60 csatlakozó tartományt képezik. Egyidejűleg a kollektor 27 előbevonási réteg a diffúzió következtében beágyazott kisohmos kollektortartománnyá alakul. A második temperáló eljárás idejének le-65 rövidítésére és ezzel a munkatárgy hőterhelésének csökkentése céljából lehetséges, hogyha az 1 szubsztrátumra a kisohmos beépített kollektor-tartomány