HU187693B - Process for making areas of p type by diffusion of aluminium - Google Patents
Process for making areas of p type by diffusion of aluminium Download PDFInfo
- Publication number
- HU187693B HU187693B HU138782A HU138782A HU187693B HU 187693 B HU187693 B HU 187693B HU 138782 A HU138782 A HU 138782A HU 138782 A HU138782 A HU 138782A HU 187693 B HU187693 B HU 187693B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- layer
- diffusion
- single crystal
- polysilicon
- sio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
A találmány tárgya olyan eljárás, mely a szilícium-dioxid és/vagy szilíciumnitrid maszkoló réteggel ellátott Si egykristály szeletben AI diffúzióval kialakított p típusú tartományok előállítására szolgál. A kitűzött feladatot olyan eljárással oldják meg, hogy a kialakított ablakok felületét 5-20 nm vastagságú SiO2 réteggel fedik le, majd az egész Si egykristályszelet felületére az eredeti maszkoló rétegnél legalább kétszer vastagabb, de min. 500 nm vastagságú poliszilícium és/vagy amorf Si réteget választanak le, és az Al-ot az így kialakított poliszilícium és/vagy amorf Si rétegen keresztül diffundáltatják a Si egykristály szeletbe, majd sorrendben ismert eljárással lemarják először a poliszilícium és/vagy amorf Si réteget, majd utána a SiO2 és/vagy Si3N4 maszkoló réteget. -1-The present invention relates to a process for the production of p type regions formed by AI diffusion in a Si crystal slice with a silica and / or silicon nitride masking layer. The problem is solved by a method of covering the surface of the formed windows with a layer of SiO2 thickness of 5-20 nm and then at least twice the thickness of the original masking layer, but min. A 500 nm thick polysilicon and / or amorphous Si layer is separated, and Al is diffused through the thus formed polysilicon and / or amorphous Si layer into the single crystal Si, and then, by a known method, first loses the polysilicon and / or amorphous Si layer, then the masking layer of SiO2 and / or Si3N4. -1-
Description
A találmány tárgya olyan eljárás, mely a szilícium-dioxid és/vagy szilíciumnitrid maszkoló réteggel ellátott Si egykristály szeletben az Al diffúzióval kialakított p típusú tartományok előállítására szolgál.The present invention relates to a process for preparing p-type regions formed by diffusion Al in a Si crystal slice with a silicon dioxide and / or silicon nitride masking layer.
Közismert tény, hogy a félvezető iparban a planáris technikában a napjainkban általánosan a p típusú rétegek kialakítására a bór diffúziót használják.It is a well-known fact that boron diffusion is nowadays commonly used in the semiconductor industry for planar p-layer formation.
Az elterjedésének a legfőbb oka, hogy a bőrt a vegyületeiböl elsősorban a B2O3-ból igen egyszerű módon lehetséges a Si-ba diffundálni.The main reason for its spread is that it is very easy to diffuse the skin from its compounds, primarily B 2 O 3 , into Si.
További jelentős előnye ezen eljárásnak az, hogy az SiO2a bór diffúzióval szemben kiváló maszkoló anyag.Another significant advantage of this process is that SiO 2 is an excellent masking agent against boron diffusion.
A szakirodalomból már kb. harminc éve ismert, hogy a p típusú rétegek kialakítására az előbb említett boron kívül léteznek még más anyagok is pl. Al, Ga, In.From the literature, approx. It has been known for thirty years that there are substances other than the aforementioned wine for the formation of the p-type layers, eg. Al, Ga, In.
Az Al a borral szemben jelentős előnnyel rendelkezik, ezek pedig a következők:Al has significant advantages over wine, which include:
1. Az Al diffúziós állandója kb. egy nagyságrenddel nagyobb mint a bőré.1. The diffusion constant of Al is approx. one order of magnitude larger than skin.
2. Az Al-nak a Si-ban a szilárd oldékonysága kb. két nagyságrenddel nagyobb, ez a tulajdonság azonban csak bizonyos esetekben előnyös pl. akkor, ha nagy felületi ellenállású rétegeket kívánunk előállítani.2. The solubility of Al in Si has a solubility of approx. greater than two orders of magnitude, however, this property is only advantageous in certain cases e.g. when it comes to producing high surface resistance layers.
3. Az Al ionrádiusza közelebb áll a Si ionrádiuszához, és ezért a bediffundált Al kevésbé feszíti a Si kristályrácsát.3. The ion radius of Al is closer to the ion radius of Si and therefore diffused Al is less likely to stretch the crystal lattice of Si.
Ezen jelentős előnyös tulajdonságok mellett, hogy az Al mégsem terjedt el általánosan, annak az volt az oka, hogy a diffúzió technikai kivitelezése nem volt még megoldott és a megfelelő maszkoló réteg is hiányzott.In addition to these significant advantageous properties, although Al was not widely distributed, the reason was that the technical implementation of diffusion had not yet been solved and the appropriate masking layer was missing.
A napjaink irodalmában azonban már találunk utalásokat az Al diffúzió felhasználására a planáris technikában.However, there are references in the literature today to the use of Al diffusion in planar techniques.
Ismeretes, hogy az SiO2 az Al diffúzióval szemben nem alkalmas maszkoló anyag. Ennek a legfőbb oka, hogy az Al a SiO2-vel reakcióba lép és az azt Si-á redukálja. Ezt a tényt a (P. Rau-Chodbury et al., J. El. Chem. Soc. 21. pp 1509. 1974. nov.) írja le részletesen.It is known that SiO 2 is not a suitable masking agent against Al diffusion. The main reason for this is that Al reacts with SiO 2 and reduces it to Si. This fact is described in detail in (P. Rau-Chodbury et al., J. El. Chem. Soc. 21, pp. 1509, November 1974).
E tények ismeretében az 1 252 281 lajstromszámú angol szabadalmi leírás feltalálói javasolják, hogy maszkoló anyagként Si3N4-et vagy SiO2 és Si3N4 kombinációját használják.In view of these facts, the inventors of British Patent No. 1,252,281 recommend using Si 3 N 4 or a combination of SiO 2 and Si 3 N 4 as masking agents.
A gyakorlatban bebizonyosodott, hogy az egészen sekély Al diffúzió ellen a Si3N4 valóban használható maszkolásra, azonban hosszabb idejű és magasabb hőmérsékletű, 1100 ’C feletti diffúzióknál a Si3N4 is károsodik és lemarhatatlanná válik.In practice, it has been proven that Si 3 N 4 can really be used for masking against very shallow Al diffusion, but at longer and higher temperature diffusions above 1100 ° C, Si 3 N 4 is also damaged and irreversible.
A probléma megoldásában a 4 050 967 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban a feltaláló Rosnowski tett jelentős lépést. Ő ajánlja az Al diffúziójával szemben maszkolásra a SiO2 és poliszilícium kombinációjából alkotott réteget.In solving this problem, U.S. Patent No. 5,050,967 to Rosnowski took a significant step. He recommends a layer of SiO 2 in combination with polysilicon for masking the diffusion of Al.
Az eljárás lényegében az Al diffúziójára megnyugtató megoldást eredményez.The process essentially provides a calming solution for the diffusion of Al.
Az eljárás kivitelezésénél azonban fontos, hogy az oxidlépcsők egész felületét a javasolt réteggel vonják be.However, in carrying out the process, it is important that the entire surface of the oxide steps is coated with the recommended layer.
Ha az oxidlépcsők teljes felületét nem fedik le, akkor az Al közvetlen érintkezésbe lép a SiO2-val és azt kiredukálva megnövekszik az ablak mérete, így a diffúzió idejétől és hőfokától függően az ábrák eredeti méreteit jóval meghaladó alámarások is keletkezhetnek.If the entire surface of the oxide staircase is not covered, Al will come into direct contact with SiO 2 and thus reduce the size of the window so that, depending on the diffusion time and temperature, burrs well beyond the original size of the figures may be formed.
Az eljárás kivitelezésénél további probléma az, hogy az Al diffúziója után a poliszilícium réteg marással történő eltávolításánál a marószer hatására, pl. KOH, az eredeti Si felület is bemaródik.A further problem in carrying out the process is that after the diffusion of Al, the polysilicon layer is removed by milling, e.g. KOH, the original Si surface is etched as well.
A hivatkozott USA szabadalmi leírásban a feltaláló az Al szembeni maszkolásra 2000 nm vastag SiO2 réteget javasol.In the cited U.S. Patent, the inventor proposes a 2000 nm thick layer of SiO 2 for masking against Al.
Ekkor viszont nagyon magas oxidlépcsők alakulnak ki, melyek befedése külön gondot okoz.However, very high oxide staircases are formed, which causes special problems.
A napjainkban megvalósított módszereknél tehát megállapítható, hogy az SiO2 önmagában egyáltalán nem, a Si3N4 pedig csak nagyon korlátozott körülmények között használható az ΑΙ-al szembeni maszkolásra.Thus, in the present methods, it can be stated that SiO 2 alone cannot be used at all and Si 3 N 4 can only be used for masking against ΑΙ under very limited conditions.
A poliszilíciummal fedett SiO2-nél pedig fennáll az oxidlépcsőnél a bemaródás veszélye.And for polysilicon coated SiO 2 , there is a risk of etching at the oxide staircase.
Végül pedig az eljárások kivitelezésénél a kvarccsőbélésű diffúziós kályhák nem használhatók, mert a forrásként használt Al a magas hőmérsékleten elreagál a kvarccsőből származó SíO2 gőzökkel.Finally, the quartz tube liner diffusion furnaces cannot be used in the process because the source Al reacts with the SiO 2 vapors from the quartz tube at high temperatures.
Az általunk kidolgozott találmány ezen hátrányok kiküszöbölését célozza.The present invention seeks to overcome these disadvantages.
A találmány tehát olyan eljárás, mely a SiO2 és/vagy SI3N4 maszkoló réteggel ellátott Si egykristály szeletben Al-diffúzióval kialakított p típusú tartományok előállítására szolgál.Accordingly, the present invention is a process for producing p-type regions formed by Al diffusion in a Si crystalline slice with a SiO 2 and / or SI 3 N 4 masking layer.
Az általunk kidolgozott találmány azon a felismerésen alapszik, hogy az eddigi közlésekkel ellentétben a SiO2 igen jól maszkol az Al-al szemben, ha nem kerül közvetlenül érintkezésbe a fém Al-al vagy annak gőzeivel.The present invention is based on the discovery that, contrary to prior art, SiO 2 masks very well against Al when not directly contacted with metal Al or its vapors.
Ezért az Al-al szembeni maszkolásra vékony 100-300 nm SiO2 réteg is használható ami a SiO2 lépcső tökéletes lefedését nagyon megkönnyíti.Therefore, a thin layer of 100-300 nm SiO 2 can be used for masking against Al, which greatly facilitates the perfect coverage of the SiO 2 step.
A poliszilícium rétegen keresztül átdiffundálandó Al mennyisége ugyanis az Al kismérvű szilárd oldékonysága miatt, nem képes a SiO2-t vagy a Si3N4-et redukálni, legfeljebb annak felületi rétegét konvertálja át Al2O3-má.The amount of Al to be diffused through the polysilicon layer is not capable of reducing SiO 2 or Si 3 N 4 due to its low solubility, and converts at most its surface layer to Al 2 O 3 .
Azt, hogy az Al elreagál a SiO2-vel és ezáltal a diffúzió számára hatástalanná válik, bizonyítja az a megfigyelés is, hogy az ablakok szélénél, a SiO2-al fedett felületeken az Al oldal irányú diffúziója zérus. Az idejutó Al atomokat ugyanis a SiO2 megköti.The fact that Al reacts with SiO 2 to render it ineffective for diffusion is also evidenced by the observation that at the edge of windows on SiO 2- coated surfaces, the diffusion of Al at the side is zero. The resulting Al atoms are bound by SiO 2 .
A 2-3 μπι-nél mélyebb rétegekben természetesen, ahol ez a hatás már nem érvényesül, kismértékű oldaldiffúzió figyelhető meg. Mindamellett a bőr oldaldiffúziójához képest ez csak annak kb. 1/3-a, ami az elemsűrűség szempontjából igen kedvezően kihasználható.In layers deeper than 2-3 μπι, of course, where this effect is no longer present, slight side diffusion can be observed. However, compared to the lateral diffusion of the skin, this is only approx. 1/3, which is very advantageous in terms of element density.
Tapasztalataink szerint már 200 nm vastag SiO2 képes kb, 15 pm mély diffúzióval szemben maszkolni. A SiO2 vastagság további növelése tehát nem célszerű, mivel a vastagabb rétegeknél egyre inkább növekszik a nem kielégítő lépcsőfedés veszélye. Kísérleteink azt mutatták, hogy ha tökéletes lépcsőfedést kívánunk megvalósítani, akkor az alkalmazott technikától függően, pl. Low Pressure Chemical Vapour Deposition - LPCVD, vákuum párologta-21According to our experience, SiO 2 of 200 nm can mask about 15 µm deep diffusion. Therefore, further increasing the SiO 2 thickness is not advisable since the risk of unsatisfactory stair cover is increasing with thicker layers. Our experiments have shown that, if we want to achieve perfect stair coverings, depending on the technique used, e.g. Low Pressure Chemical Vapor Deposition - LPCVD, Vacuum Evaporator-21
187 693 tás katódporlasztás - az alkalmazott maszkoló rétegnél legalább kétszer, de célszerűen 3-4-szer vastagabb poliszilícium réteget kell használni. A poliszilícium réteg növelése azért is célszerű, mert ezzel csökken a réteg lyukacsosságának - pinhole - mértéke.187,693 cathode sputtering - at least twice but preferably 3-4 times thicker polysilicon layer should be used. Increasing the polysilicon layer is also useful because it reduces the amount of pinhole in the layer.
Tökéletesen lyukmentes poliszilícium réteg előállításához célszerű azt két rétegben felvinni, például 500 nm vastag réteget LPCDV módszerrel, és 500 nm-t pedig vákuum párologtatással.In order to obtain a perfectly hole-free polysilicon layer, it is advisable to apply it in two layers, for example 500 nm thick by LPCDV and 500 nm by vacuum evaporation.
A kitűzött feladatot olyan eljárással oldjuk meg, hogy a kialakított ablakok felületét 5-20 nm vastagságú SiO2 réteggel fedjük le, majd az egész Si egykristályszelet felületére az eredeti maszkoló rétegnél legalább kétszer vastagabb, de min. 500 nm vastagságú poliszilícium és/vagy amorf Si réteget választunk le, és az Al-ot az így kialakított poli szilícium és/vagy amorf Si rétegen keresztül diffundáltatjuk a Si egykristály szeletbe, majd sorrendben ismert eljárással lemarjuk először a poliszilícium és/vagy amorf Sí réteget, majd utána a SiO2 és/vagy Si3N4 maszkoló réteget.This object is solved by a method such that the surface with windows covered with a thickness of 5-20 nm of SiO 2 layer and the Si single crystal slice whole surface of the original masking layer at least twice as thick, but min. A 500 nm thick layer of polysilicon and / or amorphous Si is deposited, and Al is diffused through the thus formed poly silicon and / or amorphous Si layer into a Si single crystal slice, and the polysilicon and / or amorphous Si layer is first milled by a known method. and then the SiO 2 and / or Si 3 N 4 masking layer.
Az ablakok előbb említett 5-20 nm vastagságú SiO2 réteggel történő lefedése azért szükséges, mert a diffúzió befejezése után a poliszilícium réteg kémiai marással történő eltávolításakor az eredeti Si egykristály szelet bemaródása még elkerülhető. E vékony SiO2 réteg az Al diffúzióval szemben még nem maszkol, tehát nem akadályozza az Al-nak a Si egykristály szeletbe történő diffúzióját.Covering the windows with the aforementioned 5-20 nm SiO 2 layer is necessary because the etching of the original Si single crystal slice can be avoided by chemical etching after the diffusion is completed. This thin layer of SiO 2 does not mask the diffusion of Al yet, so it does not prevent the diffusion of Al into the Si single crystal slice.
A kidolgozott eljárás egyik kiviteli példájaként az Al diffúziós forrás a poliszilícium és/vagy amorf Si réteg felületére vákuumpárologtatással felvitt 5-30 nm vastagságú Al réteg.In one embodiment, the Al diffusion source is a 5 to 30 nm thick Al layer deposited on a polysilicon and / or amorphous Si layer by vacuum evaporation.
A poliszilícium réteg párologtatásával egy menetben vékony Al réteget is párologtathatunk annak tetejére, amely a diffúzió forrásaként szolgál. Ennek a megoldásnak az előnye, hogy nem szükséges külön Al diffúziós forrásról gondoskodni. Ha a diffúziót oxigén vagy oxigéntartalmú vegyületek pl. SiO2 gőzök kizárása mellett végezzük, akkor a felvitt Al mennyisége úgyszólván teljesen bediffundál a Si-be.By evaporating the polysilicon layer, a thin layer of Al may be vaporized on top of it, which serves as a source of diffusion. The advantage of this solution is that it is not necessary to provide a separate source of Al diffusion. If the diffusion is oxygen or oxygen-containing compounds e.g. With the exclusion of SiO 2 fumes, the amount of Al introduced is almost completely diffused into Si.
Az ilyen diffúzió például hidegfalú rendszerben valósítható meg, ahol a Si szeleteket kvarccsóben grafittartóra helyézzük és a grafitot nagyfrekvenciásán izzítjuk. Intenzív hidrogén öblítés miatt a kvarccső falának hőmérséklete nem emelkedik 5-600 °C fölé, és itt a kvarc párolgása még elhanyagolható. De használható a Si egykristály szeletek fűtésére sugárzó hő is, amely a kvarccsövet nem izzítja fel.Such diffusion can be accomplished, for example, in a cold-walled system where the Si slices are placed in a quartz beam on a graphite support and the graphite is annealed at high frequency. Due to the intense hydrogen purge, the temperature of the quartz tube wall does not rise above 5-600 ° C, and here the evaporation of the quartz is negligible. However, radiant heat can also be used to heat Si single crystal slices, which do not heat the quartz tube.
Az Al diffúziós eljárás megvalósítható kvarcmentes rendszerben is. Ilyenkor a diffúziós kályha béléscsöve gyanánt SiC csövet vagy Si csövet alkalmazunk.The Al diffusion process can also be implemented in a quartz-free system. In this case, a SiC tube or a Si tube is used as the liner for the diffusion furnace.
Ha az Al-t az ismert ellenállásos fűtésű kemencében 1000 °C feletti hőmérsékleten diffundáltatjuk, a kvarccső párolgása miatt a Si egykristály szeletek felületére felvitt Al réteg a SiO2 gőzökkel elreagál, és Al diffúzió egyáltalán nem jön létre. A kísérleteink során azt a meglepő jelenséget tapasztaltuk, ha a Si egykristály szelet Al réteggel ellátott felületei közvetlenül egymással érintkezve vannak a diffúziós rendszerben elhelyezve, akkor a SiO2 gőzök nem tudnak az Si egykristály szeletek közé behatolni és az Al diffúzió végbemegy.When Al is diffused in a known resistive heated oven at temperatures above 1000 ° C, due to evaporation of the quartz tube, the Al layer deposited on the Si single crystal slices reacts with the SiO 2 vapors and no Al diffusion occurs. In our experiments, the surprising phenomenon was observed when the Si-coated surfaces of the Si single crystal slice are in direct contact with one another in the diffusion system, so that the SiO 2 vapors cannot penetrate the Si single crystal slices and the Al diffusion takes place.
Ebben az esetben eljárhatunk úgy, hogy az állított szelethelyzetet biztosító szelettartóba két-két Si egykristály szeletet egymással szembefordítva helyezünk egy-egy vájatba, úgy, hogy a szeletek a diffúzió során szorosan egymáshoz simuljanak. De eljárhatunk úgy is, hogy fektetett szelettartót használunk, és arra egymás fölé rétegezzük az Al diffúzióra előkészített Si egykristály szeleteket, az Al-al bevont oldalukkal megint csak szembefordítva. így több Si egykristály szelet helyezhető egymás fölé.In this case, it is possible to place two slides of Si crystal facing each other in a groove in the slice holder providing the adjusted slice position so that the slices are tightly connected to each other during diffusion. Alternatively, a flat slice holder may be used and superimposed on the Si single crystal slices prepared for the diffusion of Al, facing them again with their Al-coated sides. Thus, multiple Si single crystal slices can be superimposed.
Gondoskodni kell azonban arról, hogy a diffúzió során a Si egykristályszeletek egymáson el ne csúszszanak. Az elcsúszást kvarc bütykök alkalmazásával lehet megakadályozni.However, care must be taken to ensure that the single crystal slices of Si do not slip over one another during diffusion. Slipping can be prevented by using quartz cams.
Természetesen más egyéb diffúziós forrás is hasznaiható. Például megolvasztott Al vagy Al-Si ötvözet. Ebből a diffúziós forrásból az Al gőzök a H2 áram segítségéveljutnak el a Si egykristály szeletek felületére. Ez az eljárás csak hidegfalú, vagy kvarcmentes rendszer használata esetén valósítható meg.Of course, other sources of diffusion can also be used. For example, a melted Al or Al-Si alloy. From this diffusion source, the Al vapors reach the surface of the Si single crystal slices by means of the H 2 stream. This procedure can only be performed with a cold-walled or quartz-free system.
A találmány szerinti eljárás egyik példa szerinti kivitelezését, illetve a műveleti sorrendjét szemléletesen az 1. ábrában mutatjuk be.An exemplary embodiment of the process according to the invention and the sequence of operations are illustrated in Figure 1.
1. sz. példa, a szigetelő diffúzió készítése nagyfeszültségű IC-hez, az 1 p típusú Si egykristály szeleten 2 n típusú epitaxiális réteget alakítunk ki, melynek felületét termikus oxidációval 200 nm vastag 3 SiO2 réteggel vonjuk be. Erre a 2 n típusú epitaxiális oxid rétegre 50 nm vastag 4 Si3N4 réteget választunk le, majd e két maszkoló rétegben az ismert fotoreziszt eljárások segítségével 5 ablakokat alakítunk ki a szigetelő diffúzió részére.No. 1 Example 1, Preparation of Insulating Diffusion for High Voltage IC, a 2 n type epitaxial layer is formed on a 1p Si Si single crystal slice, the surface of which is coated with 200 nm thick 3 SiO 2 by thermal oxidation. 50 nm thick 4 Si 3 N 4 layers are deposited on this 2 n type epitaxial oxide layer and windows are formed in these two masking layers for insulating diffusion using known photoresist methods.
Az 5 ablakok felületét füstölgő salétromsavas kezeléssel 5-6 nm vastag 3 SiO2 réteggel vonjuk be.The surface of the windows 5 is coated with 5-6 nm 3 SiO 2 with fuming nitric acid treatment.
A Si egykristály szeletekre LPCVD módszerrel 1000 nm vastag 6 poliszilícium réteget választunk le, majd vákuumban 7 Al réteget párologtatunk rá. Az így előkészített Si egykristály szeleteket Al-os oldalukkal egymásra helyezve kvarccső bélésű diffúziós kályhába H atmoszférában 1150 °C-ra melegítjük fel, és 20 percig ezen a hőfokon tartjuk. Ezalatt az Al a 6 poliszilícium rétegen átdiffundálva az 5 ablakok alatti 2 n típusú epitaxiális rétegbe diffundál és ebben 3,5 pm mély 8 p típusú réteget hoz létre, melyek felületi koncentrációja 10” at/cm3. A diffúzió befejeztével a 6 poliszilícium réteget forró 20%-os KOH oldattal lemarjuk, majd hígított HF-el eltávolítjuk és 3 SiO2 és 4 Si3N4 rétegeket is. A Si egykristály szeleteket 1200 °C-os diffúziós kályhába helyezzük be az Al-ot olyan mélyre diffundáltatjuk, hogy a 8 p típusú réteg átmenjen a 2 n típusú epitaxiális rétegen. A 2 n típusú epitaxiális rétegben ezáltal 9 n típusú zsebek alakulnak ki. melyek majd az IC egyes elemeit tartalmazzák.The Si monocrystalline slices were separated by LPCVD using 6000 nm thick polysilicon layers and then vacuum evaporated with 7 Al layers. The Si single crystal slices thus prepared were stacked with their Al side in a quartz-lined diffusion oven at 1150 ° C under H and maintained at this temperature for 20 minutes. Meanwhile, Al diffuses through the polysilicon layer 6 to diffuse into the 2 n type epitaxial layer beneath the windows 5 to form a 3.5 µm deep 8 p type layer having a surface concentration of 10 ”at / cm 3 . At the end of diffusion, the polysilicon layer 6 was scraped off with hot 20% KOH solution, then removed with dilute HF and 3 SiO 2 and 4 Si 3 N 4 layers. The Si single crystal slices were placed in a 1200 ° C diffusion oven to diffuse Al so deep that the 8p-type layer would pass through the 2n-type epitaxial layer. The 2 n type epitaxial layer thus forms 9 n type pockets. which will contain some elements of the IC.
2. példa: Egymástól izolált p típusú rétegekben 50 V letörést feszültségű diódák előállítására.Example 2: 50 V breakage in dielectric p-layers to produce diodes with voltage.
A műveleti sorrendet a 2. ábrában mutatjuk be.The sequence of operations is shown in Figure 2.
A 10 n típusú Si egykristály szeleten termikus oxidációval 200 nm vastag 3 SiO3 réteget hozunk létre, melyben fotoreziszt technikával 5 ablakot alakítunk ki.On a 10n type Si single crystal slice, a 200 nm thick layer of SiO 3 is formed by thermal oxidation, in which 5 windows are formed by photoresist technique.
Ezután a 10 n típusú szilícium egykristály szeleteketThen the 10 n-type silicon single crystal slices
187 693 füstölgő salétromsavban kezelve az említett 5 ablakok területét 6-8 nm vastagságú 3 SiO2 réteggel vonjuk be. A 3 SiO2 réteg felületére vákuumpárologtatással 500 nm vastag 6 poliszilícium réteget viszünk fel, melynek tetejére ugyanezen ciklusban 10 nm vastag 7 Al réteget párologtatunk.By treatment with fuming nitric acid 187 693 area of said window 5 is coated with a 6-8 nm thick layer 3 of SiO2. A 500 nm thick polysilicon layer 6 is deposited on the surface of the SiO 2 layer by vacuum evaporation, and 10 nm thick 7 Al layer is evaporated on top of the same cycle.
A 10 n típusú Si egykristály szeleteket ezután kvarc szelettartóba Al-os oldalukkal egymással érintkezve helyezzük, majd a Si egykristály szeleteket diffúziós kályhába 1050 °C-ra melegítjük H áramban és 15 percig ezen a hőfokon tartjuk.The 10n type Si single crystal slices are then placed in a quartz slice holder with their Al side in contact with each other, and the Si single crystal slices are heated in a diffusion oven at 1050 ° C under H and held at this temperature for 15 minutes.
Ezalatt az Al bediffundál a 10 n típusú Si egykristályba az 5 ablakokon keresztül és abban 1 pm mély 8 p típusú rétegeket alakít ki.Meanwhile, Al diffuses into the single crystal Si of type 10N through the windows 5 and forms 1 µm deep layers of type 8p.
A 10 n típusú egykristályról ezután forró 20%-os KOH oldattal lemarjuk a 6 poliszilícium réteget, majd HF-es maratással eltávolítjuk a 3 SiO2 réteget. A 10 n típusú Si egykristály szeleteket ezután 1200 °C-os hőmérsékletű kályhába helyezzük , és oxigén atmoszférában a 8 p típusú réteget 90 perc alatt kb. 8 pm mélyre hajtjuk, mialatt a 8 p típusú réteg felületi koncentrációja 1,5-2 x 1016 at/cm1 értékre csökken. Ez az alacsony felületi koncentráció azért szükséges, hogy a továbbiak során a benne kialakított np átmenetek letörési feszültsége legalább 50 V legyen.The polysilicon 6 is then scraped off from the single crystal type 10n with hot 20% KOH solution and the 3 SiO 2 layer is removed by HF etching. The 10n type Si single crystal slices were then placed in a 1200 ° C oven and the 8p type layer was exposed to oxygen for about 90 minutes in an oxygen atmosphere. It is driven to a depth of 8 µm while the surface concentration of the 8 µ type layer is reduced to 1.5-2 x 10 16 at / cm 1 . This low surface concentration is required to further provide a breakdown voltage of at least 50 V for the np transitions formed therein.
Az 1200 °C-os behajtási szakasz során kialakult újabb 3 SiO2 rétegben a 8 p típusú réteg felett fotoreziszt technikával újabb 5 ablakokat nyitunk a további diffúziók számára. Ezekbe az ismert módszerek valamelyikével 11 n típusú diffúziós réteget hozunk létre, melyek mélysége a 8 p típusú réteg mélységét nem haladja meg.In the new SiO 2 layer formed during the 1200 ° C recovery phase, new windows 5 are opened for further diffusions using the photoresist technique above the 8 p-type layer. One of these known methods creates 11 diffusion layers of the type 11, the depth of which does not exceed that of the 8 p type layer.
Az általunk kidolgozott találmány legfőbb elő nye, hogy alacsony, kisebb mint 10’9 at/cm3 felületi koncentrációk esetében a bőr diffúzióhoz képest kb. tizedrésznyi idő alatt lehet ugyanolyan mélységű p típusú réteget előállítani. Éhnek eredményeképpen p típusú epitáxiális réteg helyett adott esetekben Al-al diffundált p típusú rétegeket használhatunk, amelyekben viszonylag nagy letörésűfeszültségű, akár Í00 V feszültségű pn átmeneteket lehet kialakítani. A találmány alkalmazásával egy eszközön belül viszoílylag magás 80—100 V letörési feszültség np és pn átmefietéket készíthetők.The present invention we have developed in the main advantage that is low for less than 10 '9 at / cm 3 relative to the skin surface concentrations diffusion approx. it is possible to produce a p-type layer of the same depth in one tenth of the time. As a result of starvation, instead of a p-type epitaxial layer, Al-diffused p-type layers may be used, in which pn transitions with relatively high breaking voltages up to 100 V can be formed. Using the present invention, a relatively high breaking voltage of 80-100 V np and pn can be produced within a device.
További előny, hogy integrált áramköröknél a szigetelő diffúzió alacsonyabb hőmérsékleten és rövidebb idő alatt készíthető el mint bőr diffúzió alkalmazásával.A further advantage is that, for integrated circuits, insulating diffusion can be made at a lower temperature and in a shorter period of time than using skin diffusion.
Az Al bediffundáltatásával pedig a Si egykristály rács szerkezetét kevésbé feszíti, mely elérhető az Al alacsonyabb felületi koncentrációja és Si egykristályéhoz jobban illeszkedő Al ionrádiusza miatt.By diffusing Al, however, the Si single-crystal lattice structure is less stretched, which is achieved by the lower surface concentration of Al and the ionic radius of Al that is more closely matched to Si single crystal.
Adott esetben a szigetelő diffúzió a bázis diffúzióval egy lépésben is kivitelezhető.Optionally, the insulating diffusion may be carried out in one step with the base diffusion.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU138782A HU187693B (en) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | Process for making areas of p type by diffusion of aluminium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU138782A HU187693B (en) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | Process for making areas of p type by diffusion of aluminium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU187693B true HU187693B (en) | 1986-02-28 |
Family
ID=10954232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU138782A HU187693B (en) | 1982-05-04 | 1982-05-04 | Process for making areas of p type by diffusion of aluminium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU187693B (en) |
-
1982
- 1982-05-04 HU HU138782A patent/HU187693B/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sah et al. | Experiments on the origin of process− induced recombination centers in silicon | |
| EP1493179B1 (en) | Silicon wafer and process for controlling denuded zone depth in an ideal oxygen precipitating silicon wafer | |
| US6376336B1 (en) | Frontside SOI gettering with phosphorus doping | |
| KR900001267B1 (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| EP0193021A1 (en) | A method of forming an ion implanted gallium arsenide device | |
| Dubin | Formation mechanism of porous silicon layers obtained by anodization of monocrystalline n-type silicon in HF solutions | |
| US4343676A (en) | Etching a semiconductor material and automatically stopping same | |
| JPS62500414A (en) | 3-V and 2-6 group compound semiconductor coating | |
| KR940022915A (en) | Transistor and manufacturing method | |
| KR100396609B1 (en) | Processing Method of Semiconductor Substrate | |
| Sugano et al. | Ordered structure and ion migration in silicon dioxide films | |
| JPS61285714A (en) | Manufacture of semiconductor construction | |
| US4351677A (en) | Method of manufacturing semiconductor device having aluminum diffused semiconductor substrate | |
| US4835113A (en) | Fabrication of dielectrically isolated devices with buried conductive layers | |
| DE10326578B4 (en) | Process for producing an SOI disk | |
| JP3287524B2 (en) | Method for manufacturing SOI substrate | |
| US4050967A (en) | Method of selective aluminum diffusion | |
| HU187693B (en) | Process for making areas of p type by diffusion of aluminium | |
| US6498079B1 (en) | Method for selective source diffusion | |
| Kim et al. | Photoluminescence study of heat‐treated InP | |
| JP2579494B2 (en) | SOI wafer manufacturing method | |
| EP0020144B1 (en) | Method of producing a semiconductor device | |
| US3846194A (en) | Process for producing lightly doped p and n-type regions of silicon on an insulating substrate | |
| EP1879224A2 (en) | Process for controlling denuded zone depth in an ideal oxygen precipitating silicon wafer | |
| JP2001217196A (en) | Method for fabricating semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |