188820. lajstromszámú szabadalom • Eljárás meza szerkezetű félvezető eszközök passziválására
1 188 820 2 Az általunk javasolt eljárásban illetve annak egyik kivitelében az elektroforetikus üvegleválasztást megelőzően a szabad Si felület részeket plazmás marásnak vetjük alá. A metilalkohol vízzel jól elegyedik és az egymás- 5 tói meglehetősen különböző poláros és apoláros szerves oldószerekkel is, így vele tág határok között állítható elő a kívánt dielektromos állandójú elegy. Számos szervetlen sót is old, így a megfelelő elektrolithatás biztosítására kedvező lehetőséget nyújt. 10 A félvezető eszközön a meza árok kimarása után különös gondot kell fordítani a szabaddá vált, üvegezésre kerülő félvezető felület tisztítására, mosására. Nagyfeszültségű eszközök esetén sor kerülhet a nedves kémiai módszerrel kimart árok plazmás 15 tisztítására is. A találmány szerint tehát meza szerkezetű félvezető eszközök passziválását úgy végezzük el, hogy az aktív struktúrát emitter diffúzióig a diffúziós, fotolitográfiai és kémiai marási műveletekkel hagyományosan alakítjuk ki. 20 Emitter diffúzió után azonban a félvezető eszköz teljes felületére 60— 150 nm előnyösen 80 nm rétegvastagságban szilíciumnitridet választunk le, ebben fotolitográfiai művelettel ablakot nyitunk a meza _5 árok helyén, majd itt kimarjuk az ún. mesa árkot, amelynek mélysége általában 20-40 pm. Erre az árok felületre elektroforetikus úton 4 — 20 pm vastagságban üvegport választunk le, majd a leválasztott üvegport 500 — 750 °C-os hőkezeléssel megöm- 30 lesztjük. Az üvegpassziválni kívánt felület részeket azaz a meza árkot fotoreziszt lakkal védjük, és a meza félvezető szerkezet többi területéről a parazita üvegrészeket HF tartalmú oldattal kémiai marással eltávolítjuk. 35 Ezután a fotolakkot eltávolítjuk, majd a hagyományos vákuumgőzöléses ill. fotolitográfiai úton létrehozzuk a fémréteget és azt 500 °C körüli hőmérsékleten beötvözzük. Az alábbiakban ismertetjük egy példaszerinti 40 meza szerkezetű nagy teljesítményű Si planár tranzisztor üveges passziválási eljárását. A műveleti sorrend a következő: 1. Az emitterdiffúzió végrehajtása után kontak- 45 tus ablakot nyitunk, és a szeletek felületére Si3N4 réteget választunk le, 60-150 nm vastagságban, (előnyösen 80 nm.) 2. A szilíciumnitrid rétegben fotoreziszt művelettel ablakot nyitunk a meza árok kimarásához, majd 50 kémiai marással kialakítjuk a meza szerkezetet a szilíciumban. Ezután alapos mosást végzünk, szigorúbb követelmények esetén a szabad Si felületet plazmás marással is megtisztítjuk. 3. A meza árkok szabad Si felületére elektrofore- 55 tikus úton 5—15 pm rétegvastagságban ólomüvegport választunk le metilalkoholos szuszpenzióból, mely 0,8 g/1 krist. Al(N03)3-t is tartalmaz. A szuszpenzióban levő üvegpor előnyösen max. 3-4 pm szemcseméretű. 60 4. A leválasztott üvegport 700 °C-os hőmérsékleten rövid ideig (5- 10 perc) a felületre olvasztjuk oxidáló gázatmoszférában. 5. Az üvegezett felület fotoreziszt-lakkos védelme mellett a Si felület többi részéről lemarjuk a parazita üvegleválásokat. Alkalmas marószer lehet pl. a következő elegy: 5 tf etilénglikol + 1 tf cc. HC1 + 1 tf cc. HFt 6. A szilíciumnitrid rétegben kontaktus ablakot nyitunk. Az 1-6. műveletek elvégzése után a szeletmegmunkálási műveletek az ismert módszerekkel végezhetők tovább, tehát ezután következik a fémezési művelet és szükség esetén a hátlap vékonyítás. A találmány egyik legfőbb előnye, hogy a javasolt eljárás szerinti elektroforetikus üvegleválasztással kombinált szilíciumnitrides felületvédelem lehetővé teszi a megkívánt félvezető eszköz felületrészek néhány mikronos pontosságon belüli reprodukálható üvegezését 5—15 pm-es rétegvastagságban. A kontaktusfelületek és a félvezető eszközök aktív területrészei, valamint a hátlapjuk is üvegleválásoktól mentesek, így a szükséges felületrészeken tökéletes kontaktusok hozhatók létre a belső fémezés kialakítása és a szerelési, tokozási műveletek során egyaránt. Szabadalmi igénypontok 1 Eljárás meza struktúrájú félvezető eszközök passziválására, amelynél a félvezető eszköz aktív struktúráját hagyományos diffúziós, célszerűen emitterdiffúziós fotolitográfiai és kémiai marási műbeletek ismételt elvégzésével alakítjuk ki azzal jellemezve, hogy az emitterdiffúzió után a teljes félvezető eszköz felületre 60— 150 nm, előnyösen 80 nm vastag szilíciumnitrid réteget választunk le, ebben fotolitográfiai művelettel ablakot nyitunk a meza árok helyén, majd itt a szilícium réteg kémiai marásának elvégzése után elektroforetikus úton előnyösen 5 - 15 pm vastagságban üvegport választunk le, ezt hőkezeléssel megömlesztjük, és a meza árkot fotoreziszt lakkal védjük, majd a meza félvezető struktúra felületéről a parazita üvegrészeket kémiai marással leoldjuk, a fotolakkot eltávolítjuk és utána ismert módon elvégezzük a fémezést. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az elektroforetikus üvegpor leválasztást metilalkoholos közegben végezzük. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy 0,1 — 2 g/1, előnyösen 0,8 g/1 kristályos aluminiumnitrátot tartalmazó metilalkoholos szuszpenziós közegben végezzük az elektroforetikus leválasztást. Ábra nélkül 3
