СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ КРЕМНИЕВЫХ ДИФФУЗИОННЫХ р—р-л-ТРАНЗИСТОРОВ Советский патент 1969 года по МПК H01L21/322 

Способ повышения коэффипиента усиления По току кремниевых диффузионных р-п-ртранзисторов известен.

Термообработка при изготовлении диффузионных кремниевых транзисторов резко сокращает жизнь неосновных носителей, вследствие чего ухудшаются усилительные свойства. Для устранения этого явления в лроизводстве п-р-п кремниевых транзисторов широко используется способ геттерирования примесей, сокраш,аюш,их жизнь носителей. Геттерирование обеспечивается жидкой фазой РаОз, которая создается «а -поверхности кремния в период проведепия диффузии для создапия перехода эмиттер - база.

В производстве р-п-р кремниевых диффузионных транзисторов с той же целью может использоваться жидкий слой ВгОз, однако геттерирование с помошью ВгОз менее эффективно, «ежели РзОв, требует более высоких температур и более длительно. Кроме того, присутствие ВаОз в пассивируюшем окисле не повышает стабильности приборов, как в случае Р205.

Предлагаемый способ позволяет улучшить усилительные свойства р-п-р кремниевых диффузионных транзисторов в условиях, поЗВОЛЯЮШ.ИХ применять более эффективный геттер PgOs, ранее применявшийся, как указано выше, только для структур типа .

Это достигается нанесением на пластинку кремния геттера РоОз на стадии готовой транзисторной структуры, например, после изготовления контактных окон в окисле.

Однако из-за диффузии фосфора в область эмиттера может возникнуть паразитный п-слой. Чтобы устранить вредное влияние этого слоя, увеличивают плошадь эмиттерного контактного окна (методами фотолитографии), обеспечивая таким образом (.при последуюш,ей металлизации) контакт наносимого металла со свободным от паразитного слоя кремнием и закорачивание паразитпого п-р перехода. В определенных случаях необходимость в этой операции отпадает, так как паразитный слой уничтожается прп вплавлении контакта.

Данный способ позволяет уменьшить продолжительность п температуру геттерирования обработки готовых транзисторных структур в парах хлорокиси фосфора. Например, обработка в течение 20 мин при 950°С дает возможность увеличить коэффициент усиления по току с 5 до 30-50. Это можно объяснить только эффектом геттерирования, так как время и температура обработки слишком малы, чтобы изменить толщину базы, а удаление слоя РоОэ п окисного слоя с поверхности эмиттера не приводит к уменьшению кообъемной рекомбинацией неосновных носителей.

Поскольку поверхностная концентрация бора в эмиттере р-л-/7-транзистора достаточно высока (1020 и выше), а время и темлература геттерирования малы, образующийся паразитный слой я-типа обычно уничтожается при вжигании контактов. Перед нанесением контактов слой Р2О5 удаляют травлением в составе, содержащем 15 ч. HF (490/0), 10 ч. HNOg (70о/о) и 300 ч. НоО, в течение 2 мин.

На чертеже приведен лример реализации заявляемого способа в технологическом процессе изготовления кремниевого планарного р-п-р эпитаксиально-диффузионного транзистора. Исходным материалом для производства подобных транзисторов служит очень низкоомная эпитаксиальная структура: на подложку / р-типа наращивают более высокоомную эпитаксиальную пленку 2 п-гкпа толщиной порядка 10 ж/с. Далее проводят изолирующую диффузию бора 3, в результате которой эпитаксиальная пленка разделяется на множество островков 4 /г-типа - баз будущих транзисторов. В эти области на глубину 2-3 MIC проводят диффузию бора для создания змиттерных областей 5. Под эмиттером остается область активной базы толщиной 2-4 мк. В базовой области таких транзисторов нет ускоряющего поля, т. е. транзисторы не являются дрейфовыми, а термообработки в процессе эпитаксии и диффузии, как отмечалось, сокращают жизнь неосновных носителей; в результате у триодных структур коэффициент усиления по току мал:р 5-10. Увеличение его за счет уменьшения толщины активной базы до 1-1,5 мк весьма затруднительно, так как толщина исходной эпитаксиальной пленки имеет разброс ± мк. Кроме того, поскольку объемный заряд коллектора рабнространяется в достаточно высокоомпую базу, уже при толщинах активной базы менее 2 мк наблюдается ухудшение характеристик коллектор-эмиттер. Пластину с готовыми триодными структурами, в которых сделаны подлегирующие области п-типа для контакта к базе и открыты контактные окна 6 ко всем областям, подвергают термообработке в парах хлорокиси фосфора, в результате чего на поверхности образуется геттерирующий слой Р205. Термообработку проводят в стандартной однозонной силитовой дечи при 950°С. В 5 печь подают поток аргона со скоростью 150 л/час. Установив в ней пластины на .крр,мниевой лодочке, к потоку аргона добавляют слабый поток кислорода (10 л/час), прошедший сквозь питатель с хлорокисью фосфора.

0 Хлорокись фосфора содержится в питателе при комнатной температуре. Кислород барботирует сквозь жидкую хлорокись фосфора и насыщается ларами РОС1з. В рабочей зоне печи хлорокись фосфора разлагается и на поверхности пластины образуется слой РоОб + Ог, который, будучи при температуре обработки жидким, эффективно геттерирует примеси из области эмиттера и лежащей под ним области активной базы. Тот факт, что геттер находится в непосредственной близости к активной базе, позволяет резко ускорить геттерирование по сравнению, например, с возможными методами геттерирования со стороны коллектора (подложки) или из базовых

5 контактных окон. Подбором времени геттерирования можно получить требуемый коэффициент усиления по току.

Предмет изобретения

1. Способ повышения коэффициента усиления по току кремниевых диффузионных р- п-р-транзисторов, использующий геттерирование примесей, сокращающих жизнь неосновных носителей, с применением в качестве геттера иятиокиси фосфора, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по току транзисторов с р-п-р

структурой, геттерный слой наносят на пластинку кремния с готовыми транзисторными структурами непосредственно после изготовления контактных окон в защитном слое, например в окисле.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени и снижения температуры геттерирования, готовые транзисторные структуры обрабатывают в парах хлорокиси фосфора.