PL61483B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób przygotowywania domieszkowych obszarów po¬ wierzchni plytki krzemowej do bezpradowego po¬ krywania metalem przewodzacym.Pierwszym etapem wytwarzania przyrzadów pól¬ przewodnikowych jest wyhodowanie monokryszta¬ lu, na przyklad z krzemu, germanu lub ze zwiaz¬ ków pierwiastków nalezacych do III i IV grupy ukladu okresowego. Stopiony material, stosowany do wytwarzania monokrysztalu, domieszkuje sie domieszka okreslajaca rodzaj przewodnictwa (pierwiastkiem grupy III lub V) tak, aby mono¬ krysztal mial przewodnictwo typu p, lub typu n.Otrzymany monokrysztal zostaje nastepnie podzie¬ lony na szereg cienkich plytek. Plytki te domiesz¬ kuje sie domieszkami okreslajacymi rodzaj prze¬ wodnictwa, w celu wytworzenia w nich jednego lub wiecej zlaczy p-n. Po wytworzeniu zlaczy p-n, plytke dzieli sie na wiele malych czesci, stano¬ wiacych plytki przyrzadu pólprzewodnikowego.W celu wytworzenia przyrzadu pólprzewodniko¬ wego, na przyklad tranzystora plytke taka umiesz¬ cza sie w oslonie, a jej poszczególne obszary laczy sie z wyprowadzeniami.Pewna trudnosc stanowi otrzymanie silnych pod wzgledem mechanicznym i charakteryzujacych sie mala opornoscia polaczen pomiedzy obszarami plytki przyrzadu pólprzewodnikowego i wyprowa¬ dzeniami. 15 20 Znany jest sposób wykonywania polaczen ob¬ szarów plytki przyrzadu pólprzewodnikowego z wy¬ prowadzeniami, wedlug którego do plytki pokrytej uprzednio metalem przewodzacym przylaczane sa wyprowadzenia przez laczenie termokompresyjne lub przez lutowanie. Przed dolaczaniem wyprowa¬ dzen plytke pokrywa sie za pomoca pokrywania bezpradowego. Jezeli zachodzi potrzeba, po wyko¬ naniu pokrycia niklowego naklada sie jeszcze do¬ datkowa warstwe przewodzaca.Przy stosowaniu tego sposobu trudno jest otrzy¬ mac jednolita warstwe niklu dobrze przylegajaca do powierzchni plytki. Jest to spowodowane uprzednia obróbka plytki, podczas przygotowywania jej powierzchni do pokrywania bezpradowego. Na przyklad, zanim plytka zostanie umieszczona w ka¬ pieli, konieczne jest usuniecie tych czesci po¬ wierzchni plytki, które zostaly zanieczyszczone szklistymi warstwami mieszaniny krzemu z do¬ mieszka podczas dyfuzji domieszek w plytke. Je¬ zeli jedynie jedna z powierzchni plytki byla do¬ mieszkowana, usuniecie tej szklistej warstwy nie przedstawia trudnosci, poniewaz znane sa reagenty, które usuwaja szkliste warstwy zarówno z do¬ mieszkowanej, jak i z niedomieszkowanej po¬ wierzchni plytki. Jednakze, jezeli jedna z po¬ wierzchni plytki jest domieszkowana jedna do¬ mieszka, a druga inna domieszka, obie powierzch¬ nie moga byc wystarczajaco rózne pod wzgledem chemicznym aby stworzyc koniecznosc poddania 014833 61483 4 kazdej z powierzchni plytki odrebnej obróbce che¬ micznej.Jako przyklad mozna podac plytke krzemowa domieszkowana z jednej strony fosforem, a z dru¬ giej strony borem. W tym przypadku, przed umie- szczehfeih plytki w kapieli, w celu bezpradowego pokrycia jej niklem, koiieczne jest usuniecie pro¬ duktów utleniania, którymi sa szklo fosforokrze- mianowe z jednej strony i szklo borokrzemianowe z drugiej strony. Mimo, ze obie te szkliste po¬ wierzchnie mozna rozpuscic we fluorowodorze, dzialanie fluorowodoru jest rózne dla kazdej ze stron plytki gdyz, fluorowodór latwo rozpuszcza szklo fosforokrzemianowe, ale znacznie trudniej rozpuszcza szklo borokrzemowe.W zwiazku z tym, jezeli plytke zanurzy sie w roztworze fluorowodoru na czas wystarczajacy do usuniecia fosforokrzemianów, wówczas borokrze- miany pozostana nierozpuszczone. Natomiast jesli plytke pozostawi sie w roztworze przez czas wy¬ starczajaco dlugi do usuniecia warstwy borokrze- mianu, powierzchnia, zawierajaca wdyfundowany fosfor staje sie, z przyczyn dotychczas nie znanych, bierna w stosunku do kapieli pokrywajacej. Przy¬ puszczalnie z tego powodu nikiel nie pokrywa jed¬ nolicie powierzchni plytki, a na tych obszarach po¬ wierzchni, które zostaly pokryte osiaga sie stosun¬ kowo slaba przyczepnosc warstwy niklu. Dotych¬ czas aby osiagnac skuteczne pokrycie niklem, kazda z powierzchni plytki poddaje sie oddzielnej obrób¬ ce chemicznej, celem usuniecia pokrywajacej ja warstwy tlenkowej.Celem wynalazku jest opracowanie nowego, lep¬ szego sposobu przygotowania plytki domieszkowa¬ nej domieszkami przeciwnego typu do bezprado¬ wego pokrywania, plytki niklem. Sposób ten powinien zapewnic uzyskanie jednolitej i dobrze przylegajacej warstwy niklu na skutek usuniecia fluorowodorem szklistych warstw wytworzonych na powierzchni krzemu podczas dyfuzji domieszek obu rodzajów tak, by powierzchnie obszarów do¬ mieszkowanych obu rodzajów przewodnictwa byly aktywne, przy czym przygotowanie plytki do po¬ krywania powinno odbywac sie równoczesnie dla obszarów o obu rodzajach przewodnictwa.Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku w ten spo¬ sób, ze aby uaktywnic oczyszczony przez trawienie we fluorowodorze i plukanie w wodzie obszar po¬ wierzchni plytki krzemowej, domieszkowany fos¬ forem, w celu polepszenia przywierania metalu przewodzacego przynajmniej do tego obszaru, oczy¬ szczona plytke krzemowa zanurza sie przed po¬ krywaniem w wodny roztwór wodorotlenku amonu o pH rzedu 8 do 10, podgrzany do temperatury 80--90oC, nastepnie plytke krzemowa suszy sie w odpowiedniej atmosferze, na przyklad w powie¬ trzu, po czym ponownie zanurza sie ja w roztwór fluorowodoru na czas wystarczajacy do usuniecia tlenków wytworzonych podczas suszenia i/lub pod¬ czas zanurzenia w wodorotlenku amonu.Sposób wedlug wynalazku, umozliwia usuniecie szklistych warstw z obu powierzchni podwójnie domieszkowanej dyfuzyjnie plytki krzemowej, w celu przygotowywania jej do bezpradowego po¬ krywania niklem z zastosowaniem pojedynczego reagentu.Jezeli domieszkowanej fosforem powierzchni nie podda sie aktywacji wodorotlenkiem amonu przed 5 przystapieniem do bezpradowego pokrywania jej niklem, na powierzchni plytki odlozy sie slabo przylegajaca warstwa metalu.Wynalazek jest wyjasniony blizej za pomoca ry¬ sunku, na którym podany jest schemat przyklado¬ wego sposobu wytwarzania podwójnie domieszko¬ wanych dyfuzyjnie diod krzemowych.Wedlug podanego na rysunku sposobu wytwa¬ rzania przyrzadu pólprzewodnikowego z duzego monokrysztalu o przewodnictwie typu n lub typu p przez pociecie go wytwarza sie pólprzewodniko¬ we plytki. Jedna z powierzchni takiej plytki po¬ krywa sie roztworem zawierajacym akceptor, na przyklad roztworem bezwodnika kwasu borowego w mieszaninie glikolu i eteru, a druga powierzchnie pokrywa sie roztworem zawierajacym donor, na przyklad roztworem pieciotlenku fosforu w mie¬ szaninie glikolu i eteru. Roztwory te sa nakladane na przeciwne strony plytki na przyklad za pomoca malowania. Nastepne plytki uklada sie w stosy i ogrzewa w piecu w wysokich temperaturach, przez czas wystarczajacy do termicznej dyfuzji boru i fosforu w glab .plytki i do otrzymania za¬ danych charakterystyk zlaczowych.Drugim etapem jest obróbka powierzchni plytki.Podczas dyfuzji, na powierzchniach plytki tworza sie warstwy tlenkowe, które nalezy usunac przed pokryciem plytki niklem. Poniewaz takie warstwy tlenkowe sa substancjami szklistymi znanymi jako szkla fosforokrzemowe i borokrzemowe, nalezy je usunac, rozpuszczajac je w kapieli z kwasu fluoro¬ wodorowego. Jest zrozumiale, ze okres czasu, w cia¬ gu którego plytke nalezy trzymac w kapieli kwa¬ sowej, zalezy od stezenia i temperatury kapieli, jak równiez od grubosci szklistej warstwy uformo¬ wanej na powierzchni plytki. Zwykle plytke za¬ nurza sie w kapieli stezonego kwasu fluorowodo¬ rowego w temperaturze pokojowej na okolo 12 mi¬ nut, co wystarcza dla usuniecia szklistych warstw z obu powierzchni plytki.Po wyjeciu plytki z kwasu, przemywa sie ja i poddaje sie nastepnie obróbce w kapieli wodoro¬ tlenku amonu. Chociaz dokladnie nie ustalono w sposób krytyczny parametrów kapieli NH4OH, stwierdzono, ze najlepsze wyniki otrzymuje sie zanurzajac plytke w wodnym roztworze NH4OH na okolo cztery do szesciu minut, przy pH roztwo¬ ru rzedu 8 do 10 (najlepiej okolo 9), i temperatu¬ rze roztworu rzedu 80—90°C (najlepiej okolo 85°), Plytke wyjmuje sie nastepnie z roztworu wodo¬ rotlenku amonu, suszy w powietrzu i zanurza po¬ nownie na przeciag okolo trzech minut do kapieli kwasu fluorowodoru, celem usuniecia tlenków, które tworza sie podczas suszenia lub zanurzania w roztworze wodorotlenku amonu. Po wyjeciu plyt¬ ki z kwasu fluorowodorowego poddaje sie ja kon¬ cowemu przemyciu i zanurza w roztworze sluza¬ cym do bezpradowego pokrywania niklem. Jezeli plytki nie podda sie opisanej obróbce w kapieli wodorotlenku amonu, wówczas jak stwierdzano, podczas bezpradowego pokrywania niklem, na plyt- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 61483 6 ce nie odlozy sie jednolita i przylegajaca warstwa niklu, szczególnie na stronie domieszkowanej fos¬ forem.W celu bezpradowego pokrycia plytki niklem 2a- nurza sie ja w kapieli z chlorku niklawego i pod- fosforynu sodowego. Na obu powierzchniach plytki tworzy sie cienka powloka niklowa. Plytke naste¬ pnie suszy sie i ogrzewa w piecu w temperaturze okolo 840°C, przez czas wystarczajacy do spiecze¬ nia niklu z obydwiema powierzchniami plytki.Plytke wyjmuje sie nastepnie z pieca, zanurza ponownie w roztworze kwasu fluorowodorowego na okolo pietnascie sekund, celem usuniecia war¬ stwy tlenkowej, która tworzy sie podczas spiekania i nastepnie zanurza sie ja ponownie w roztworze chlorku niklawego i podfosforynu sodowego na okolo piec minut, w celu nalozenia dodatkowej warstewki niklu. Czesto pozadane jest nalozenie na powierzchnie niklu pokrycia ze zlota.Po dokonaniu tego, plytke tnie sie na wiele ma¬ lych plytek stanowiacych poszczególne przyrzady pólprzewodnikowe, które mocuje sie w oslonie i przymocowuje sie do nich wyprowadzenia, na przyklad metoda termokompresyjna lub przez spa¬ wanie czy lutowanie. Otrzymuje sie silne z punktu widzenia mechanicznego i niskoomowe polaczenia pomiedzy wyprowadzeniami i przyrzadem pólprze¬ wodnikowym. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób przygotowywania domieszkowanych ob¬ szarów powierzchni plytki krzemowej do bez¬ pradowego pokrywania metalem przewodzacym, na przyklad niklem, przy czym wymienione do¬ mieszkowane powierzchniowo obszary sa utwo¬ rzone przez dyfuzje cieplna fosforu w jeden obszar powierzchni krzemu i dyfuzje domieszek odmiennego typu, na przyklad boru w inny ob¬ szar powierzchni plytki krzemowej na skutek czego obszary powierzchni plytki krzemowej, które maja byc pokryte, sa zanieczyszczone pod¬ czas dyfuzji szklista warstwa powierzchniowa mieszaniny krzemu z domieszka, a omawiany sposób zawiera etap czyszczenia domieszkowa¬ nych obszarów w celu usuniecia wymienionych szklistych warstw za pomoca zanurzenia plytki krzemowej w roztworze fluorowodoru i etap czyszczenia tych obszarów w wodzie, znamien¬ ny tym, ze aby uaktywnic domieszkowany fos¬ forem oczyszczony obszar powierzchni plytki ' krzemowej, w celu polepszenia przywierania metalu przewodzacego przynajmniej do tego obszaru, oczyszczona plytke krzemowa zanurza sie przed pokrywaniem w wodny roztwór wo¬ dorotlenku amonu o pH rzedu 8 do 10 podgrza¬ ny do temperatury 80—90°C, nastepnie plytke krzemowa suszy sie w odpowiedniej atmosferze, na przyklad w powietrzu po czym ponownie za¬ nurza sie ja w roztwór fluorowodoru na czas wystarczajacy do usuniecia tlenków wytworzo¬ nych podczas suszenia i/lub podczas zanurzania w wodorotlenku amonu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plytke krzemowa zanurza sie na okolo 12 minut w stezonym roztworze fluorowodoru w tempe¬ raturze pokojowej w celu usuniecia szklistych warstw z obu stron plytki, a oczyszczona w ten sposób plytke zanurza sie w roztworze wodoro¬ tlenku amonu na okolo 4—6 minut w celu uak¬ tywnienia oczyszczonych obszarów powierzchni domieszkowanych fosforem po czym plytke krzemowa zanurza sie po osuszeniu ponownie w roztwór fluorowodoru na okolo 3 minuty w celu usuniecia tlenków. 10 15 20 25 30KI. 21 g, 11/02 61483 MKP H 01 1, 7/34 /. PRZYGOTOWANIE PtYTKI I DYFUZJA DOMIESZEK WYHODOWANIE DOMIESZKOWANEGO MONOKRYSZTALU. POCIECIE NA PtYTKI C\ POKRYCIE JEDNEJ POWIERZCHNI PtYTKI ZWIAZKIEM BORU i POKRYCIE DRUGIEJ POWIERZCHNI PtYTKI ZWIAZKIEM FOSFORU f[ TERMICZNA DYFUZJA DOMIESZEK II. OBRÓBKA POWIERZCHNIOWA PtYTKI A TRAWIENsE KWASEM PLUKANIE OBRÓBKA W NH40H I J TRAWIENIE U ROZTWORZE HF POKRYWANIE NIKLEM ] *r d\2 BEZPRADOWE POKRYWANIE NIKLEM 1 i B\ SPIEKAM POWIERZCHNI NIKLOWEJ I 1 C | TRAWIENIE W ROZTWORZE HF \ 1 PONOWNE BEZPRADOWE POKRYWANIE NIKLEM \ IV OBRÓBKA KONCOWA B POKRYWANIE ZLOTEM I ZZ POCIECIE PtYTKI MOCOWANIE PRZYRZADÓW PÓLPRZEWODNIKOWYCH HOSLOHAcA PRZYMOCOWANIE WYPROWADZEN KZG 1 z. 366/70 24(1 * PL PL