167114. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető testek kémiai felületkezelésére

167114 kilépési munkáját és így a fém-félvezető átmenet nyitó és záróirányú viselkedését kedvezőtlen irányban befolyásolja. Epitaxiális rétegek készítésénél a vékony natív oxid növekedési hibákat okoz, MESA 5 tranzisztorok készítésénél az emitter ötvözésekor a nedvesítést rontja stb. Az eddig ismert eljárások egy rész szerint e problémák elhárítására a művelet előtt híg marószeres kezelést alkalmaztak, és a félvezető testet a 10 marás után a lehető legrövidebb időn belül védőatmoszférás környezetbe helyezték. A módszer hátránya, hogy a marás után igen nehezen kerülhető el a félvezető felületének a szabad levegővel való érintkezése, így az eredmény erősen reprodukál- 15 hatatlan. Más eljárásoknál a felületet borító vékony vegyületréteget a fő műveletet megelőzően, de annak reakcióterében marják le, pl. epitaxia esetén H2

áramban száraz sósavgázas kezeléssel. Ismét más eljárás szerint a vegyületréteget a 20 művelet előtt szintén annak reakcióterében szublimátatással vagy ionbombázással távolítják el. Mindezeknek a módszereknek hátránya, hogy körülményesen vitelezhetők ki, viszonylag drága 25 segédműveletek közbeiktatását igényük és nem mindig alkalmazhatók. Pl. a Si02

szublimáltatása csak igen nagy hőmérsékleten lehetséges, az ionbombázás roncsolja a felületet, a sósavgázas marás pedig sok esetben nem engedhető meg. A talál- 30 mányunk tárgyát képező módszer a hátrányoktól mentes, rendkívül olcsó, egyszerű, és az esetek túlnyomó többségében alkalmazható. Találmányunk szerint a vegyi úton tisztára mart 35 felületet jód bevonatot kialakító oldattal kezeljük. (- A félvezető technikában használt felületkezelő oldatok részletes és bő összefoglalását pl. a F. Bogenschütz: Ätzpraxis für Halbleiter— München, 1967. Carl Hanser Verlag c. könyv tartalmazza—). 40 Találmányunkban ezen felületkezelő összetétel maga is újszerű. A jelen találmányunkban javasolt eljárás során a félvezető felületet a kémiai tisztítás utolsó fázisában HF-HJO4 -H2

0 elegyben kezeljük.

4J A szabad felületeken a félvezető előélete során kialakult natív oxid az oldatban levő HF-ben leoldódik. Ennek leoldódása után a perjódsav az elemi félvezetőt jód kiválása közben oxiddá oxidálja, mely oxid HF-ben szintén folyamatosan feloldódik. A reakciók addig tartanak, amíg a képződő jód a felületre rakódva a további folyamatot leállítja. A folyamat végén így a felületen összefüggő rétegben J2

réteg marad vissza. Vizes mosás és szárítás után a jódréteg a felületet a további oxidációtól megvédi. Az így kezelt félvezetőt ezután a következő művelet reakcióterébe helyezzük, és a művelet «0 2. példa megkezdése előtt légritka térben, vagy H2

vagy közömbös gáz atmoszférában a jódot a felületről elszublimáltatjuk. Találmányunk lényegét néhány példával kívánjuk illusztrálni. 1. példa Si szeleteket vákuumampullában, adott szennyezéskoncentrációjú forráspor jelenlétében végrehajtott izzítással kívánunk diffundáltatni. Mint az ismeretes, ilyenkor a diffúziós profil felület koncentrációja megegyezik a forrásként alkalmazott Si por szennyezéskoncentrációjával, a profil behatolási mélységét pedig a felületi koncentráció, a diffúziós hőmérséklet és az idő együttesen határozzák meg. Az izzítás alatt a szennyezőanyag a forrásporból kilépve az ampullában egy bizonyos gőznyomást állít be, és az lehetővé teszi, hogy a szennyezőatomok a diffundáltatandó félvezető lapka e célra kialakított felületrészein belépjenek. A felületen jelenlevő vékony oxidréteget a diffundánsok túlnyomó többsége esetén a belépést akadályozza, így nem eléggé tiszta felület esetén a diffúzió egyáltalán nem, vagy csak nagy mélységbeli inhomogenitás mellett következik be. Ennek elkerülésére a találmányunk szerinti eljárás során a következőképpen járunk el. A diffundáltatandó Si lapkákat a félvezető anyagától eltérő anyagok, illetve azok vegyületei által alkotott felületi szennyeződések eltávolítására a technikában ismert módon szerves oldószeres és savas kezeléssel, majd ezt követő vizes mosással megtisztítjuk. A lapkákat ezután egy percre 1 : 20 HF : H2

0 elegybe helyezzük, és az elegyből kiemelve 30"-re 8 gr HJO4 • 2H2

0 + 2,5 ml

48% HF + 40 ml H2

0 összetételű oldatba tesszük, ezt követően kétszer desztillált vízzel leöblítjük és száraz szűrt N2 sugárban lefújva szárítjuk. A lapkákat ezután a kívánt mennyiségű és koncentrációjú Si forráspor társaságában egyik végén lezárt kvarc csőbe helyezzük, majd a kvarccső nyitott végét vákuumszivattyúhoz csatlakoztatjuk, és a légritkítást elindítjuk. Amikor a vákuum elérte a 10"s

Torr értéket, a kvarccsövet kívülről ráhúzott fűtőtesttel kb. 400 C°-ra melegítjük fel és a fűtést kb. 1 órán keresztül folytatjuk. Akifűtés során a kivált jód a felületről elszublimál, és mivel a vákuumban az újraoxidálódás nem következhet be, a felület atomosán tisztává válik. A kifűtés befejezése után a szivattyúzást addig folytatjuk, amíg a vákuum 10"6

Torr alá nem csökken. Ekkor a szivattyú felőli oldalon a kvarccsövet H2 lánggal megolvasztva lezárjuk, és az ampullát a szivattyúról leválasztva a kívánt hőmérsékletű kályhába helyezzük, és a diffúziót végrehajtjuk. A művelet végén az ampullát feltörjük és a szeleteket kiemeljük. A diffundáltatott szeleteken ferdecsiszolatot készítve a p-n-átmenet a felületet teljesen párhuzamosan követi, minden egyenlőtlenségtől mentesen. Si lapkákon Mo-Si Schottky záróréteges diódák előállítása 0,015 ohmcm-es Sb-val doppolt 0 38 mm-es Si öntecset (111) orientációjú 300/x-os lapkákra sze-2