CS215661B1 - gpiůaob výroby oblastí typu P v plenární technologii monolitických tranzistorů a integrovaných obvodů - Google Patents

Abstract

Způsob výroby oblastí typu P v planérní technologii monolitických tranzistorů a integrovaných obvodů. Vynález řeší způsob přípravy vrstev typu P pro struktury s vysokými nároky na bezchybnou funkci, zejména náročných lineárních integrovaných obvodů a součástek s vysokou hustotou součástek.-f- Na substrát s předdifuzní P vrstvou se při vysokých teplotách působí prostředím vytvořeným směsí suchého kyslíku a plynného čistého chlorovodíku HC1, které je zvlhčováno přímým slučováním suchého vodíku Hg. Ke slučování zavedeného vodíku dochází v reakční difuzni trubici v místě, jehož teplota zaručuje bezvýbuěné sloučení vodíku a kyslíkem. Složení plynů v reakčním prostoru odpovídá požadavkům redistrlbuce atomů dotujícího prvku a požadavkům na výsledný plošný odpor difuzni F vrstvy.

Description

Vynález se týká způsobu výroby tranzistorů a Integrovaných obvodů vytvářených plenární nebo planárně-epitaxní technologií· Řeší způsob přípravy vrstev typu P pro struktury s vysokými nároky na bezchybnou funkci, zejména náročných lineárních integrovaných obvodů a součástek s vysokou hustotou integrace·

Integrované monolitické obvody se vyrábí složitým technologickým procesem. Postupně se vytvářejí oblasti typu N⁺ na substrátu vodivostního typu P difúzí arzénu přes masku tvořenou tenkou vrstvou kysličníku křemíku, do které sa fotolitograficky vytváří maska utopených oblastí kolektoru. Následuje růst epitaxní vrstvy typu N, vytváření maskovací vrstvy kysličníku křemíku, maeky izolačních oblastí a difúzní vrstvy izolačních oblastí. Takto upravená struktura umožňuje vytvářet z jednotlivých stavebních prvků integrovaného obvodu - tranzistorů typu PNP, NPN, diod, odporů, kapacit apod. - funkční celky tak, aby se jednotlivé celky vzájemně neovlivňovaly. V dalším technologickém postupu se vytvářejí vlastní aktivní součástky postupným vytvářením hlubokých N⁺ difúzních vrstev - kontaktů kolektorů, resp. bází tranzistorů NPN, resp. PNP, difúzních P oblastí PNP tranzistorů - emitorů a kolektorů, dále vytvářením difúzních P oblastí odporů β bází NPN tranzistorů a difúzních N⁺ oblastí emitorů a kontaktů kolektorů NPN tranzistorů.

Následující operace zajišťují stabilizaci povrchových vlastností struktur všech prvků tvořících monolitický integrovaný obvod nebo diskrétní součástku, fotolltograflcké vytváření kontaktů, metalizační vrstvy propojující prvky ebvodu podle funkčního schématu a dokončování operace při výrobě Čipu integrovaného obvodu.

Pro správnou funkci součástek a zejména pro ekonomii výroby jsou rozhodující vlastnosti aktivních prvků - jejich bezchybná funkce v konstrukčně navržených pracovních bodech. Vyskytuje-li ee často závada ve funkci tranzistorů a diod, například svod některého FN přechodu, má to za následek vadnou funkci celého integrovaného obvodu a jeho vyřazení při měřeni. Při vytváření funkční struktury tranzistorů ee používá technologie difúze bóru pro oblasti typu P dvojstupňovou metodou.

Tento proces využívaný běžně v technologii křemíkových bipolérních prvků a integrovaných obvodů, má některé nepříznivé průvodní jevy. Především je nutné zařadit mokrý chemický proces, t.j. sleptávání borsilikátového skla^ který přináší zvýšené nebezpečí znečištěni odhaleného povrchu křemíku nečistotami obsaženými v použitých chemikáliích, vodě a nečistotami uvolněnými z manipulačních přípravků, jakož i při manlpuacl samotné. Jiným nepříznivým jevem je potom vlastní rozdifundovánl atomu bóru v oxidační atmosféře. Při tomto kroku se vytvářejí podmínky pro vznik krystalografických poruch zejména ve funkčních oblastech bázových vrstev. Tyto poruchy potom způsobují nerovnoměrnost difúze bóru.

Tím se vytvářejí v difúzních P oblastech nahodile mělčí místa nebo místa se zvýšenou koncentraci nežádoucích nečistot. Po následné difúzi emitorů tranzistorů užitím fosforu jako dotantu sa taková místa stávají poruchovým místem tranzistoru a jeho vlastnosti jsou pro využití v Integrovaných obvodech nevhodné.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby oblastí typu P v plenární technologii monolitických tranzistorů a integrovaných obvodů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, ža na křemíkový substrát s předdifúzní P⁺ vrstvou se při teplotách 900 až 1 200 °C působí prostředím, vytvořeným směsí suchého kyslíku 0₂ a 0,1 až 6 % objemovými plynného čistého chlorovodíku HC1,

215 661 které je zvlhčováno přímým slučováním suchého vodíku Hg ^v množství 0,05 až 30 % objemových. '

Vzniklá vrstva kysličníku křemičitého, legovaného atomy chloru a chlorovodíku, se odstraní chemickým leptáním a nahradí vrstvou čistého termického oxidu nebo oxidu slabg dotovaného chlorovodíkem.

Využitím vynálezu se dosáhne podstatného sníženi vlivu sekundárního znečistění vytvářených PS přechodů, způsobených chemickým zpracováním a manipulací. Dále se docílí samočiStěnl difúzních trubic, resp. reaktárfi. Jejich znečistění pochází například z difúze nečistot z topného tělesa a izolačního materiálu difúzní pece nebo znečistěných difúzních lodiček a křemenných přípravků při manipulaci se substráty. Dosáhne ee rovněž Snížení vlivu oxidačního prostředí na vytváření krystalografických defektů v křemíkových substrátech vlivem použití plynného chlorovodíku HC1, které má getrační účinky, zvýSení výtěžnosti výroby syStáiů tranzistorů a integrovaných obvodů na bázi křemíku při zajištění reprodukovatelnostl parametrů a dalších výhod.

Příklad konkrétního způsobu výroby podle vynálezu představuje postup výroby oblasti typu P pre HKP tranzistory a bázové oblasti NPN tranzistoru - zesilovače nf výkonu.

Příklad 3.

difúze oblastí tranzistorů

Křemíková deska postupně opatřená utopenou N⁺ vrstvou, epitaxní vrstvou, izolačními oblastmi a oblastmi hlubokých N⁺ kontaktů se po maskování oblastí PNP tranzistorů běžným způsobem očistí, osuší a opatří předdifúznl vrstvou P⁺ difúzí bóru z plenárního zdroje BORON⁺ při teplotě 95O*/1OO' v prostředí Ng. Potom se odstraní vrstva borsilikátováho skla leptáním ve 20 % kyselině fluorovodíkové, křemíkové desky se opláchnou v deminerallzované vodě, osuší odstředěním a uloží na difúzní lodičku. Měření vrstvového odporu předifúzní vratvy na testovací struktuře nebo přiložené zkušební křemíkové desce typu N slouží ke stanovení složení prostředí redistribuce na základě experimentálně zjištěných grafů, např.:

^RSP/o * požadovaný ^rsb/q = 100Λ./_α stanovené prostředí při T « 1150 °C : 0₂ « 3 1/min

HC1 « 80 ml/min Hg = 900 ml/min

Požadovaná hloubka difúze xj = 4,2 ym odpovídá času difúze t = 150 min.

difúze odporů a bází NPN tranzistorů

Křemíková deska a maskou bází kysličníku křemičitého SiOg, vytvořenou fotolltografickým procesem se běžným způsobem očistí, osuší a opatří předdifúzní vrstvou P⁺ difúzí boru z plenárního zdroje B0R0N+ při teplotě 95O°C/1OO'v prostředí Ng. Potom se odstraní vrstva borsilikátováho skla leptáním ve 20% kyselině fluorovodíková, křemíkové desky ea oplachují v damineralizované vodě, osuší odetředěním a uloží na difúzní lodičku. Stejným způsobenu jako v příkladě 1 se stanoví složení prostředí redistribuce na základě experimentálně zjištěných)grafů, například :

^RSP/a ^s 35Λ/α , R SB/q ”

215 661 stanovené prostředí při T « 1150 ^fcC : Og ě 3 1/min

Ηβι = 80 ml/min Hg * 900 ml/min

Požadovaná hloubka difúze xj = 3,2 φη odpovídá času dofúze t ^x 80 min.

Potom se křemíkové desky oleptají v kyselině fluorovodíková 40 %, oplachují v dimineralizované vodě, osuší a podrobí oxidaci ve vodní páře.

T ^x 1 050 °C, t 5'suchý 02 + 25' péry HgO + 5' suchý 0₂.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT V/ϊ NÁLEZU

   Způsob výroby oblasti typu P v plenární technologii monolitických tranzistorů a integrovaných obvodů vytvářených na křemíkovém substrátu, vyznačený tím, že na subatéét s předdifúzní P⁺ vrstvou aa při teplotách 900 až 1 200 °C působí prostředím, vytvořeným směsí suchého kyslíku 0₂ s 0,1 až 6 % objemovými plynného čistého chlorovodíku HC1, které je zvlhčováno přímým slučováním suchého vodíku Hg v množství 0,05 až 30 % objemových.