Спосіб виготовлення діодів зі змінною ємністю

Реферат: Спосіб виготовлення 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 шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності. Після селективного видалення нітриду кремнію над мезаструктурами та формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності. Металевий контакт створюють за допомогою вакуумного нанесення алюмінію, при тому товщина шару алюмінію повинна бути в 11,5 раз менше висоти шару пористого окислу над поверхнею кремнію. UA 120347 U (12) UA 120347 U UA 120347 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електроніки, зокрема до технології виготовлення діодів зі змінною ємністю. Відомий спосіб виготовлення 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 шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, видалення шарів пористого окисла, 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. [О.М. Фролов, В.В. Шевченко, О.М. Філіпщук, С.В. Шутов та ін. Спосіб виготовлення високовольтних діодів зі змінною ємністю. - Патент України № 102197 U. МПК H01L 29/93 (2006.01), H01L 21/31 (2006.01), Н01L 21/329 (2006.01). Бюл. № 20 від 26.10.2015. - прототип]. До недоліків такого способу виготовлення належить: - використання нікелю як металевого контакту, тому що нікель дає глибокі рівні в кремнії, що приводить до значного підвищення зворотних струмів й такі прилади за сукупністю параметрів не відповідають сучасним вимогам до напівпровідникових приладів. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб виготовлення діодів зі змінною ємністю, технологічні особливості якого забезпечили б можливість зменшення зворотних струмів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення 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 шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над мезаструктурами, формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності, згідно з корисною моделлю, після селективного видалення нітриду кремнію над мезаструктурами та формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності, металевий контакт створюють за допомогою вакуумного нанесення алюмінію, при тому товщина шару алюмінію повинна бути в 11,5 раз менше висоти шару пористого окислу над поверхнею кремнію. Суттєва відмінність запропонованого способу виготовлення діодів зі змінною ємністю від прототипу полягає в застосуванні процесу вакуумного нанесення алюмінію замість хімічного осадження нікелю, крім того вона полягає в тому, що видалення шарів пористого окисла перед термічним окислюванням не проводять, а також у використанні шарів пористого окислу в якості допоміжного конструктивно-технологічного шару, висота якого над поверхнею кремнію повинна бути в 11,5 раз більше товщини шару алюмінію. Випадкові закоротки між шаром алюмінію над р-n переходом та над шаром пористого окислу не приводять до значної зміни ємності, тому що товщина діелектрику "додаткового МОНконденсатора" достатньо велика, - це повна товщина шару пористого окислу. 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, а при висоті шарів пористого окислу в 11,5 раз більше товщини шару алюмінію, який формують за допомогою вакуумного нанесення, на вертикальних стінках шар алюмінію розривається. Додатковими позитивними ефектами запропонованого способу виготовлення є: - висока повторюваність площі р-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; - зменшення витрат на утилізацію більш слабких кислот. 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 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 4, та вимірюють 1 UA 120347 U 5 10 15 20 висоту шарів цього окислу, яка повинна бути не менш 12 мкм. При менших значеннях товщини проводять додаткове анодне окислювання. Шари пористого окислу не видаляють та проводять термічне окислювання через шари пористого окислу для одержання щільного якісного шару термічного окислу кремнію 5 (Фіг. 2), після чого проводять селективне видалення шарів нітриду кремнію, що залишилися, в киплячій ортофосфорній кислоті. 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 6 порядку (1,6±0,2) мкм. Потім проводять видалення шару б.с.с. (боросилікатного скла) та вакуумне нанесення шару алюмінію - 7 товщиною 0,8-1,0 мкм. Порівняння електричних параметрів високовольтних діодів, виготовлених за технологію прототипу (KB 114) та діодів, виготовлених за технологію по вищевказаному прикладу показало, 3 4 що зворотні струми зменшилися в 10 -10 раз, за рахунок чого вихід придатних збільшився з 14 % до 68 %. 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб виготовлення 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 шляхом анодного окислювання кремнію в киплячому розчині борної кислоти в режимах отримання пористого окислу кремнію, термічне окислювання, селективне видалення нітриду кремнію над меза-структурами, формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності, який відрізняється тим, що після селективного видалення нітриду кремнію над меза-структурами та формування р-n переходу за допомогою дифузії домішки другого типу провідності, металевий контакт створюють за допомогою вакуумного нанесення алюмінію, при тому товщина шару алюмінію повинна бути в 11,5 раз менше висоти шару пористого окислу над поверхнею кремнію. 2 UA 120347 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3