188812. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető eszközök felületvédelmére
1 188 812 2 (emitterablakok) egy 950 °C-on végrehajtott termikus oxidációval 20 nm vastagságú Si02 réteget hozunk létre. Ezután szilíciumnitrid réteget választunk le kisnyomásún SiH2Cl2 és NH3 közötti reakció segítségével 750 °C-on. A Si3N4 rétegben fotolitográfia segítségével kontaktusablakokat nyitunk, majd az ismert eljárásokkal elektromosan vezető réteget hozunk létre, amely az eszköz szerelésekor az emitter, bázis kivezetések céljára szolgál. Az ilyen módon készített planár tranzisztorok elemkihozatala (szeleten megmért eszközök közül milyen hányad a jó elem) javul a korábban használt eljárásokhoz képest. Az eljárásból következik, hogy a foszforszilikát üvegréteg lemarása után más, a félvezető eszköz készítése során különböző ismert műveleti lépések is végezhetők. Egyik ilyen javasolt műveleti lépés, ha a foszforszilikát üveg lemarása után a szilíciumdioxid rétegben ismert fotolitográfiai eljárással oxidmentes felületeket alakítunk ki, majd a félvezető eszköz teljes felületét szilíciumnitrid réteggel vonjuk be. A következő műveleti sorrend beiktatása is lehetséges, melyek során az oxidmentes felületeken 5-1000 nm vastagságú szilíciumdioxid réteget választunk le, majd az így kialakított felületeket szilíciumnitrid réteggel vonjuk be. Második példánk egy PNP tranzisztor készítésén keresztül mutatja be eljárásunkat. Kiindulási anyag p tipusú epitaxiális Si egykristály, melynek éles felületén termikus oxidáció és íotolitográüa segítségével bázisablakot hozunk létre. Foszforionok implantációja és 1150°C-on 02- ben végzett 60 perces hőkezelés segítségével létrehozzuk a bázisréteget. Ismételt fotolilográfia, majd ezt követő BBr3 és 02 reakciójából létrejött bórszilikát üvegből kialakítjuk a tranzisztorok emitterrétegét 1100°C-on 30'-ig tartó hőkezeléssel. Bázis kontaktus fotómaszk segítségével kinyitjuk azokat a területeket azéles oldalt fedő Si02 rétegben, mely területeken a későbbiek során fémes kontaktust fogunk kialakítani. A bázis kontaktus diffúziót 950 °C-on POCl3 és 02 reakciójából létrehozott foszforszilikát üvegből alakítjuk ki 40 percig. A keletkező foszforüveget szárazkémiai (plazma) eljárással maratjuk le. A Si szeleteket sikelektródos 13,56 MHz-cel gerjesztett rádiófrekvenciás plazmakisülésbe helyezzük. A reaktív marógázok C2FÖ és He 1:6 arányú keverékéből állnak és 2 mbar nyomáson vannak a reakciótérben. Miután ez a gázkeverék a foszforsziiikát üvegréteget kétszer olyan gyorsan marja, mint a Si02 réteget, az üvegréteg eltávolítása jó szelektivitással végezhető. A foszforüveg eltávolítása után egy fotolitográfiai művelettel a Si szelet emitter területeinél 10 pm-rel kisebb területekről lemaratjuk a Si02 réteget, majd 1000 °C-on 40 vastag termikus Si02 réteget hozunk létre. Ezt követi - SiFl4 és NH3 reakciójából 560 °C-on létrehozott — Si3N4 vékonyrétegnek a teljes felületre történő leválasztása. A Si3N4 rétegben fotolitográfiával kontaktusablakökat nyitunk, majd a planár tranziszto- 5 rok készítésénél ismert fémezési, szerelési műveletekkel befejezzük az eszközkészítést. Az így elkészített eszközök nagyon stabil és magas áramerősítési tényezővel rendelkeznek még egészen kis áramerősségnél is. 10 Az általunk kidolgozott eljárás félvezető eszköz gyártása során való megvalósítása több jelentős előnnyel rendelkezik. Egyik fontos előny, hogy a javasolt módon elvégzett Si3N4 réteggel passzíváit félvezető eszköz magas hőmérsékletű 500—1200 °C hőkezeléseket is elvisel anélkül, hogy a dielektrikum rétegek közül bármelyik is megrepedne. Az eljárással kihasználjuk azt a tényt, hogy a foszforüveg getterező hatásának érvényesülésével, 20 a benne felgyülemlett szennyező anyagokat a foszforüveg eltávolításával szintén eltávolítjuk. További előny származik abból a tényből, hogy mivel az Si3N4 réteget nem közvetlenül a Si felület- 25 re, hanem legalább 5 nm vastag — szándékosan 0 adalékolatlan — tiszta Si02 rétegre választjuk le, ezzel kevesebb rácshiba, diszlokáció keletkezik az Si felületén, másrészt az Si3N4 réteg fotolitográfiai megmunkálása során mind a nedves kémiai, mind 3Q a száraz plazmakémiai ablaknyitás esetén jól ellenőrizhetővé, reprodukálhatóvá válik a Si3N4 réteg helyi eltávolítása. Végül az ily módon kialakított rétegszerkezet kiváló védelmet nyújt a környezet, vagy a további 35 műveletek - pl. szerelés - káros hatásaival szemben, ezáltal biztosítja a félvezető eszközök hosszú idejű stabilitását, megbízhatóságát. 40 Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás sorrendben Si02 és foszforszilikát üvegréteggel — adott esetben csak részben ellátott 45 félvezető eszköz aktiv felületének védelmére azzal jellemezve, hogy a félvezető eszköz éles felületéről a foszforszilikát üveg réteget nedves vagy száraz kémiai maratással eltávolítjuk, majd — adott esetben a félvezetőtechnikában ismert módon meg-50 munkált - félvezető eszköz felületét szilíciumnitrid réteggel vonjuk be. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a megmunkálás során a szilíciumdioxid rétegben fotolitográfiai eljárással oxidmentes felü-55 leteket alakítunk ki. 3. Az 1. és 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a megmunkálás során vékony 5- 1000 nm vastagságú szilíciumdioxid réteget hozunk létre. a nélkül Kiadja az Országos Találmányi Hivatal A kiadásért felel: Himer Zoltán osztályvezető Megjelent: a Műszaki Könyvkiadó gondozásában COPYLUX Nyomdaipari és Sokszorosító Kisszövetkezet
