Спосіб виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю

Реферат: Спосіб виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю в епітаксійному шарі першого типу провідності, нанесеному на високолеговану підкладку того ж типу провідності, включає нанесення на епітаксійний шар нітриду кремнію, першу фотолітографію по нітриду кремнію, формування меза-структури за допомогою травлення кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами. Формування меза-структури здійснюють шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, а перед термічним окислюванням шари пористого анодного окислу видаляють. UA 102197 U (12) UA 102197 U UA 102197 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електроніки, зокрема до технології виготовлення діодів зі змінною ємністю. Відомий спосіб виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю в епітаксійному шарі кремнію першого типу провідності, нанесеному на високолеговану підкладку того ж типу провідності, який включає нанесення на епітаксійний шар нітриду кремнію, першу фотолітографію по нітриду кремнію, формування меза-структури за допомогою травлення кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування p-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності та формування контакту за допомогою хімічного осадження нікелю [Кремниевые планарные транзисторы. Под ред. Я.А. Федотова. - М.: Сов. радио, 1973. - С. 42. - прототип]. До недоліків такого способу виготовлення належить: - використання процесу травлення кремнію для формування меза-структури, через що на різних пластинах різних партій виникає великий розкид по глибині травлення, який приводить до різної площі p-n переходу, та відповідно до значного розкиду такого важливого параметру діодів зі змінною ємністю, як ємність при заданій напрузі; - низька повторюваність ємності викликає необхідність в індивідуальному настроюванні апаратури, що збільшує її собівартість та ускладнює ремонт. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб виготовлення діодів зі змінною ємністю, технологічні особливості якого забезпечили б можливість поліпшення повторюваності ємності діодів зі змінною ємністю. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю в епітаксійному шарі кремнію першого типу провідності, нанесеному на високолеговану підкладку того ж типу провідності, який включає нанесення на епітаксійний шар нітриду кремнію, першу фотолітографію по нітриду кремнію, формування меза-структури за допомогою травлення кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування p-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності та формування контакту за допомогою хімічного осадження нікелю, формування меза-структури здійснюють шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, а перед термічним окислюванням шари пористого анодного окислу видаляють. Суттєва відмінність запропонованого способу виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю від прототипу полягає в застосуванні процесу анодного окислювання замість травлення кремнію в хімічних розчинах. У процесі анодного окислювання в режимі отримання пористого окислу кремнію відбувається ріст товстих шарів пористого анодного окислу кремнію з вертикальними стінками строго по границях вікон, які створюють за допомогою фотолітографії, що забезпечує малий розкид площі р-n переходу, а це приводить до одержання малого розкиду ємності діодів при заданій напрузі. Додатковими позитивними ефектами запропонованого способу виготовлення є: - поліпшення умов охорони праці та техніки безпеки за рахунок використання більш слабких та менш шкідливих кислот для процесу анодного окислювання, ніж при хімічному травленні; - зменшення впливу на навколишнє середовище; - зменшення витрат на утилізацію більш слабких кислот; - висока повторюваність площі p-n переходів порівняно з процесом хімічного травлення меза-структур, що приводить до одержання малого розкиду ємності високовольтних діодів різних партій, а це збільшує галузі застосування таких приладів. ПРИКЛАД. Для виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю використовують + кремнієву одношарову n-n структуру з епітаксійним шаром 1 (Фіг. 1) з питомим опором ρ=4,5 Омсм та товщиною h=15 мкм, нанесеним на високолеговану підкладку 2 марки ЭКЭС0,01. 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 постійній напрузі 70 В для одержання шарів пористого окислу 5, які проникають в кремній на глибину (7±1) мкм. Після процесу анодного окислення шари пористого окислу видаляють за допомогою травлення в водному розчині плавикової кислоти та проводять термічне окислювання для одержання щільного якісного шару термічного окислу кремнію 6 (Фіг. 2), після чого проводять селективне видалення шарів нітриду кремнію, що залишилися, в киплячій ортофосфорній кислоті. 1 UA 102197 U 5 10 Після хімічної обробки проводять дифузію бора шляхом дифузійного впровадження бора 2 при температурі 1050 °C або іонного легування бором дозою (500±50) мкКл/см на установках типу "Везувий" і наступну розгонку в дифузійній печі при температурах 1070-1100 °C до глибини дифузійного шару 7 порядку (1,6±0,2) мкм. Потім проводять видалення шару б.с.с. (боросилікатного скла) та хімічне осадження шару нікелю - 8. Порівняння електричних параметрів високовольтних діодів, виготовлених за технологію прототипу (KB 114) та діодів, виготовлених за технологію по вищевказаному прикладу показало, що розкид по ємності між діодами різних партій зменшився з ± (10-13)% до ± (3-4)%. Також збільшився вихід придатних з 8 % до 14 %. Таким чином, запропонований спосіб в порівнянні з відомими технічними рішеннями виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю характеризується простотою виконання, надійністю одержання бажаних результатів, що приводить до підвищення виходу придатних, зниження собівартості готового продукту та підвищення зручності при використанні. Все це обумовлює його широке промислове застосування. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю в епітаксійному шарі першого типу провідності, нанесеному на високолеговану підкладку того ж типу провідності, який включає нанесення на епітаксійний шар нітриду кремнію, першу фотолітографію по нітриду кремнію, формування меза-структури за допомогою травлення кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності та формування контакту за допомогою хімічного осадження нікелю, який відрізняється тим, що формування меза-структури здійснюють шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, а перед термічним окислюванням шари пористого анодного окислу видаляють. 2 UA 102197 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3