Спосіб виготовлення кремнієвих меза-діодів

Спосіб виготовлення кремнієвих меза-діодів в епітаксійному шарі першого типу провідності, нанесеного на високолеговану підкладку того ж типу провідності, який включає нанесення на епітаксійний шар нітриду кремнію, першу фотолітографію по нітриду кремнію, формування меза-структури, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності та формування металізації за допомогою хімічного або гальванічного осадження металів, який відрізняється тим, що формування меза-структури здійснюють шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти для одержання шару пористого окислу кремнію та подальшого видалення цього пористого окислу. UA (21) a200701957 (22) 26.02.2007 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) ШУТОВ СТАНІСЛАВ ВІКТОРОВИЧ, ФРОЛОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ФРОЛОВ КОСТЯНТИН ОЛЕКСАНДРОВИЧ (73) ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) UA 55798 A; 15.04.2003 SU 670019 A; 30.11.1985 SU 1813303 A3; 30.04.1995 GB 1000264; 04.08.1965 GB 1003663; 08.09.1965 GB 1041314; 01.09.1966 GB 1508719; 26.04.1978 C2 2 (19) 1 3 несенрго на високолеговану підкладку того ж типу провідності, який включає нанесення на епітаксійний шар нітриду кремнію, першу фотолітографію по нітриду кремнію, формування меза-структури, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності та формування металізації за допомогою хімічного або гальванічного осадження металів, - формування меза-структури здійснюють за допомогою анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти для одержання шару пористого окислу кремнію та подальшого видалення цього пористого окислу. Суттєвою відмінністю запропонованого способу виготовлення меза-діодів від прототипу є застосування двох етапів для одержання мезаструктури замість одностайного процесу травлення кремнію. Перший етап -це анодне окислювання, в режимі, при якому одержують пористий анодний окисел, який проникає в кремній на задану глибину. Другий етап - видалення цього окислу за допомогою хімічного травлення. У процесі анодного окислювання в технологічних режимах одержання пористого анодного окислу відбувається ріст товстих шарів пористого анодного окислу кремнію як в глибину, так і вверх строго по границях вікон, що маскують та які створюються за допомогою фотолітографії. В результаті отримані шарі пористого анодного окислу мають вертикальні стінки. Тому площа р-n переходу визначається тільки розмірами, яки отримують при фотолітографії і не залежить від глибини, на яку проникає пористий анодний окисел в кремній, на відміну від хімічного травлення кремнію. В цьому випадку повторюваність площі р-n переходу дуже висока, що приводить до одержання малого розкиду електричних параметрів діодів різних партій. Додатковим позитивним ефектом запропонованого способу виготовлення є поліпшення умов охорони праці та техніки безпеки, тому що для процесу анодного окислювання застосовуються розчини більш слабких та менш шкідливих кислот, 93186 4 чим при хімічному травленні кремнію. Приклад. Для виготовлення меза-діодів використовують кремнієву одношарову n-n+ епітаксійну структуру з епітаксійним шаром 1 (Фіг.1) з питимим опором =4,5 Ом-см та товщиною h=15 мкм, нанесеним на високолеговану підкладку 2 марки ЭКЭС 0,01. Після первинної хімічної обробки на структуру наносять шар нітриду кремнію 3 товщиною 0,1±0,03 мкм в установках типу «Изотрон» при температурі 690±20°С, і проводять першу фотолітографію по нітриду, залишаючи закритими зони 4 під майбутні меза-структури. Потім проводять процес анодного окислювання в киплячому розчині борної або лимонної кислоти при постійної напрузі 70-80 В для одержання шарів пористого анодного окислу 5, які проникають у кремній на глибину 5-7 мкм. Після цього шари пористого анодного окислу кремнію видаляють за допомогою травлення у водному розчині плавикової кислоти та проводять термічне окислювання для одержання щільного якісного захисного шару окислу кремнію 6 (фіг.2), а далі проводять селективне видалення шарів нітриду кремнію, що залишилися, в киплячій ортофосфорної кислоті. Після хімічної обробки проводять дифузію бора при температурі 10500C або іонне легування бором дозою 440-600 мкКл/см2 і наступну розгонку при температурах 1070-1100C до глибини дифузійного шару 7 порядку 1,5±0,2 мкм, а після видалення шару боросилікатного скла проводять хімічне осадження нікелю для одержання шару металізації 8. Таким чином, запропонований спосіб в порівнянні з відомими технічними рішеннями виготовлення кремнієвих меза-діодів характеризується простотою виконання, надійністю одержання бажаних результатів, що приводить до зниження собівартості готового продукту та підвищення зручності при використанні. Все це обумовлює його широке промислове застосування. 5 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 93186 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601