Способ изготовления германиевых планарных транзисторов

 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых приборов. Цель - улучшение параметров и повышение выхода годных германиевых планарных транзисторов - достигается за счет того, что после проведения всех высокотемпературных операций по формированию транзисторных структур на поверхности Ge выращивают планку GeO₂ толщиной 100 . После этого ее обрабатывают импульсом лазерного излучения длительностью 1 мс с плотностью энергии 6· 10⁴ Дж/м². Выход годных возрастает на 13%. Основные параметры - обратный ток, коэффициент усиления тока базы, мощности и т. д. - улучшаются на 10-20%. 6 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении германиевых сверхвысокочастотных планарных транзисторов. Цель изобретения улучшение параметров транзисторов и повышение выхода годных. На фиг. 1-6 представлены гистограммы параметров транзисторов, изготовленных по предложенному способу (сплошные линии) и по прототипу (пунктирные линии). Обозначения: h_21э коэффициент передачи тока базы; τ_к - постоянная времени цепи обратной связи транзистора; I_кбо обратный ток коллекторного перехода, К_ур.обр коэффициент передачи мощности в обратном направлении; К_ур коэффициент передачи мощности в прямом направлении; ΔΚ_ур- диапазон регулирования коэффициента передачи мощности в прямом направлении. П р и м е р. Исходным материалом для изготовления транзисторов являются пластины германия с эпитаксиальным р-слоем с удельным сопротивлением 3 Ом см. Толщина эпитаксиальной германиевой пластины составляет 300 мкм. На исходную пластину германия наносится пленка двуокиси кремния (SiO₂ пиролизом тетраэтоксисилана при температуре 650^oC в вакууме. Толщина пленки SiO₂ составляет ≈ 0,15 мкм. С помощью фотолитографии в пленке SiO₂ вскрываются окна и проводится первая диффузия мышьяка для получения базовой области n-типа. В качестве источника диффузии используется порошок-диффузант, приготовленный из германия, легированного мышьяком. Диффузия проводится в потоке аргона при 655^oС. Затем пиролизом тетраэтоксисилана в вакууме при Т 645^oС наносится вторая пленка двуокиси кремния. Толщина второй пленки составляет ≈ 0,12 мкм. Для формирования n⁺-слоя в базовой области с помощью фотолитографии вскрываются во второй пленке SiO₂ окна и проводится вторая (подконтактная) диффузия мышьяка при 710^oС в течение 5 мин. Все дальнейшие операции по созданию транзисторных структур являются сравнительно низкотемпературными (Т ≅ 500^oС), поэтому после операции "Вторая диффузия мышьяка" под первой пленкой SiO₂ формируют переходный слой двуокиси германия. Для его формирования пластины подвергают термообработке в кислороде при температурах от 350 до 450^oС, наличие подслоя GeO₂ в системе Ge-SiO₂ определяется путем оптических измерений методом многократного нарушенного полного внутреннего отражения, а его толщина контролируется эллипсометрическим методом. Лазерный отжиг пластин с системой Ge-GeO₂-SiO₂ осуществляется с помощью квантового генератора ГОСТ-301 на длине волны 1,06 мкм в режиме свободной генерации. Длительность импульсов лазерного излучения составляет 8·10^-4 с, плотность энергии в импульсе (от 6 до 8)· 10⁴ Дж/м². Результаты измерений электрофизических характеристик образцов пластин с системой Ge-GeO₂-SiO₂, подвергнутых технологическим обработкам, используемым при изготовлении транзисторов, и лазерному облучению, представлены в табл.1 и 2. При наличии подслоя GeO₂ в системе Ge-GeO₂-SiO₂ толщиной менее 60 не удается с помощью лазерного облучения управлять зарядовым состоянием. Лазерная обработка системы Ge-CeO₂-SiO₂ оказывается эффективной для управления зарядовым состоянием системы и его стабилизации при толщинах подслоя GeO₂ от 60 до 100 ангстрем. При облучении образца с системой Ge-GeO₂-SiO₂ с таким подслоем импульсами неодимового лазера с плотностью энергии (от 6 до 8)· 10⁴ Дж/м² уменьшается встроенный заряд в окисле, а также гистерезис вольт-фарадных характеристик, окисел сохраняет зарядовую стабильность при длительном межоперационном хранении. При этом увеличивается до 50 мкс эффективное время жизни. Повышается и стабильность параметров транзисторов, в частности, I_кбо, h_21э. Анализ параметров транзисторов ГТ-346, изготовленных данных способом, показал одновременное улучшение таких параметров, как коэффициент передачи тока базы h_21э, постоянная времени цепи обратной связи транзистора τ_к, коэффициенты передачи мощности в прямом К_ур и обратном К_ур.обр направлениях, диапазон регулирования коэффициента усиления по мощности ΔK_ур, ток I_кбр (см. фиг.1-6). При использовании способа процент брака снижается по h₂₁₃ с 19,6 до 10,8% по I_кбо с 15,5 до 13,7% по I_эбо- с 11,7 до 9,4% Выход годных транзисторных структур на пластине увеличивается на 13% (I_эбо- тепловой ток эми

Формула изобретения

Способ изготовления германиевых планарных транзисторов, включающий создание на поверхности пластин германия диэлектрических покрытий, формирование активных областей с использованием высокотемпературных и низкотемпературных операций, создание оксида германия путем термообработки в кислороде, формирование контактных площадок, отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров транзисторов и повышения выхода годных, окисел германия толщиной от 60 до создают после завершения всех высокотемпературных операций и непосредственно после создания окисла германия облучают поверхность пластин импульсами лазерного излучения миллисекудной длительности с длиной волны 1,06 мкм и плотностью энергии (от 6 до 8) · 10⁴ Дж/м², причем температура низкотемпературных операций не превышает 500^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---