CS233524B1 - Způsob vytvoření P-N přechodu na vysokoohmickém monokrystalickém křemíku - Google Patents

Abstract

Vynález se týká polovodičové teehníVy. Účelem vynálezu je hlevně zemezení degradace vysoVoohmicvé oblasti monovrystaliového vfemí^u při vytváření P-N přechodu. Uvedeného účelu se dosáhne postupem, při vterém se nejprve provede oxidace monovrystajicvého vřemívu v vyslívu, obohaceném alespoň po část doby oxidace o méně než 1 % chloroyodívu, při teplotě v oblasti 950 až 1 050 °C, dále se po vytvoření otvorů v kysličnivove vrstvě provede žíhání v argonu, při teplotě vyšší než 600 °C, déle se na difúzantem opatřeném monoVrystalicvém vřemít-u provede difúze příměsi v prostředí argonu při teplotě v oblasti 950 až 1 050 nC, a to tav, že difúze začne vložením mjnovrystalicvétao vřemívu do roztopen^ zóny a svončí při postupném chlazení zóny s maximálním gradientem chlazení 10 °C/min, a to až do teploty 600 ±50 °C, Vdy se vřemív z tepelná zóny vyjme. Vynélezu je možno využít při výrobě fotocitlivých vřemívových součéstev

Description

Vynález se týká způsobu vytvoření P-N přechodu ne vysokoohmickém monokrystalickém křemíku o specifickém odporu větším než 1 000Ω cm.

V součesné době je způsob vytvoření přechodu P-N znečně proprecovén e v literatuře dostatečně popsán. Tak například J. Zima: Integrované monolitické obvody' 1973, M. Kubát: Výkonová polovodičové technika 1978 e další.

Déle je možno například uvést čs. AO 183 157 Způsob zpracování polovodičové desky, nebo čs. AO ,80 908 Způsob selektivní difúze do polovodičové desky.

Při vytváření P-N- přechodu na monokrystal!ckém křemíku se zpravidla postupuje tak, že monokrystal!cký křemík se nejprve opatři oxidovou vrstvou, v níž se maskováním obnaží křemíkový povrch v požadovaném geometrickém uspořádání. V takto vytvořených otvorech v oxidové vrstvě se provede difúze příměsi podle požedovanáho charakteru P-N přechodu. Operace oxidace a difúze zpravidla způsobuje větší nebo menší degradaci polovodičového materiálu, podle té které technologie zhotovení P-N přechodu. S touto degradací se většinou počítá a vzhledem v požadovaným parametrům vyráběné polovodičové součástky se v přiměřených mezích připouští. Jiná situace ovšem nestane při výrobě křemíkové polovodičové součástky, vde požadované parametry degradaci vysokoohmické oblasti nepřipouští, jak tomu je například při výrobě křemíkové PIN fotodiody, a kde tedy běžné technologie vytvářeni P-N přechodu nevyhovují.

Podstata způsobu vytvoření P-N přechodu na vysokoohmickém monokrystalickém křemíku spočívá v tom, že se nejprve provede oxidace povrchu monokrystal!ckého křemíku, v prostředí kyslíku obohaceném alespoň po část doby oxidace méně než 1 Ά HCl, při teplotě v oblasti 950 až 1 050 °C a déle, že se po vytvoření otvorů v kysličníkové vrstvě litografickým maskováním provede žíhání monokrystalického křemíku v argonu, při teplotě vyšší než 600 °C a déle, že se na obnaženém povrchu křemíku, v otvorech kysličníkové vrstvy, takto vyčíhaného a po vyžíháni vrstvičkou difuzantu opatřeného monokrystalického křemíku, provede difúze příměsi v prostředí argonu, při teplotě v oblasti 950 až 1 050 °C tak, že monokrystelický křemík, vložený na počátku difúze do roztopené teplotní zóny, začne po ukončení difúze, probíhající při nastavené teplotě, chladnout s maximálním gradientem chladnuti 10 °C za minutu, a to. až do teploty 600 i 50 ⁿC, kdy se nadifundovaný monokrystelický křemík z tepelné zóny vysune.

fl

Výhodou způsobu vytvoření P-N přechodu podle tohoto vynálezu je, že při něm nedochází k degradaci vysnkoohmického monokrystal!ckého křemíku β déle, že tento způsob umožňuje dosažení vysoké doby života minoritních nosičů náboje. Další výhoda spočívá ve snížení obsahu kyslíku v křemíku v, blízkosti rozhraní křemík-kysličnik křemíku. Přítomnost tohoto kysiíi-u totiž způsobuje u některých fotocitlivých křemíkových součástek, například u PIN fotodiod, nežádoucí neefektivní absorpci světla.

Jako příklad způsobu vytvoření P-N přechodu podle vynálezu lze uvést způsob vytvoření P-N přechodu na vysokoohmickém monokrystal!ckém křemíku o specifickém odporu 2 OOO^cm.

Na povrchu desky tohoto monokrystal!ckého křemíku se provede oxidace v prostředí suchého kyslíku, obohaceném o 0,03 % chlorovodíku HCl, po dobu 15 h od začátku oxidace. Oxidace probíhá při teplotě I 000 °C ± 2 °C, po celkovou dobu 22 h. Po takto provedené oxidaci se fótolitografickým maskováním a leptáním obnaží otvory v kysličníkové vrstvě křemíkový povrch, a vytvoří se tak požadované struktura. Takto upravené deska monokrystalického křemíku se žíhá v argonu při teplotě 650 ± 4 °C po dobu 1 h. Po žíhání v argonu se povrch desky opatří vrstvičkou difuzantu BgO^ a podrobí se difúzi, a to tak, že se deska vloží do teplotní zóny roztopené na teplotu 1 000 ± 2 °C. Této teplotě je deska v proudícím argonu vystavena po dobu 8 h, po které začne chladnutí teplotní zóny s deskou, s maximálním gradientem chladnutí 10 °C/min. Při poklesu teploty na 590 °C se nadifundované deska monokrystalického křemíku z tepelné zóny vysune a po vychladnutí se podrobí delšímu zpracování.

3 35 24

Vynálezu lze 3 výhodou použít při výrobě fotocitlivých křemíkových součástek.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob vytvoření P-N přechodu na vysokoohmickém monokrystal!ckém křemíku, o specifickém odporu větším než 1 OOOňcm, vyznačený tím, že operace oxidace monokrystelického křemíku probíhá v prostředí kyslíku, obohaceném alespoň po čóst doby oxidace o méně než 1 % chlorovodíku HC1, při teplotě v rozsahu 950 až 1 050 °C, a že po déle vytvořeném provedení otvorů ve vrstvě kysličníku křemíku, fotolitografiekým maskováním a leptáním následuje žíhání takto upraveného monokrystalického křemíku v argonu, při teplotě vyšší než 600 °C, po kterém déle následuje difúze příměsi do takto vyžíhaného a po vyžíhóní vrstvičkou difuzantu opatřeného monokrystalického křemíku, v prostředí argonu, při teplotě v oblasti 950 ež 1 050 °C tak, že se monokrystalický křemík vloží do roztopené teplotní zóny e po ukončení difúze, při počáteční -nastavené teplotě, začne monokrystalický křemík v teplotní zóně chladnout, s maximálním gradientem chladnutí ,0 °C/min, a to až do teploty 600 - 50 °C, kdy se nadifundovaný monokrystalický křemík z tepelné zóny vysune.