Способ повышения коэффициента усиления по току кремниевых диффузионных р—р-л-транзисторов
О П И С А Н И Е 240852
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл. 21g, 11/02
Заявлено 18.111.1967 (№ 1141136/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 01.1К1969. Бюллетень ¹ 13
Дата опубликования описания 25Х111.1969
МПК Н Oll
УДК 621.382.002 (088.8) Комитет по делам изооретений и открытий ори Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
Ф. П. Пресс, Г. В. Ржанов, М. А. Верников, A. С. Никонов и С. В, Носиков
П,т.ТГ11ТГО1 1 тххничкххя 1
Заявитель
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ
КРЕМНИЕВЫХ ДИФФУЗИОННЫХ р — p — n-ТРАНЗИСТОРОВ
Способ повышения коэффициента усиления по току кремниевых диффузионных р — и — ртранзисторов известен.
Термообработка при изготовлении диффузионных кремниевых транзисторов резко сокращает жизнь неосновных носителей, вследствие чего ухудшаются усилительные свойства.
Для устранения этого явления в производстве и — р — и кремниевых транзисторов широко используется способ геттерирования примесей, сокращающих жизнь носителей. Геттерирование обеспечивается жидкой фазой P..О„-, которая создается .на,поверхности кремния B период проведения диффузии для создания перехода эмиттер — база.
В,производстве р — и — р кремниевых диффузионных транзисторов с той же целью может использоваться жидкий слой ВеОз, однако геттерирование с помощью ВеОз менее эффективно, нежели РеОв, требует более высоких температур и более длительно. Кроме того, присутствие ВвОз в пассивирующем окисле не повышает стабильности приборов, как в случае РзОв-.
Предлагаемый способ позволяет улучшить усилительные свойства р — и — р кремниевых диффузионных транзисторов .в условиях, позволяющих применять более эффективный геттер РеОв, ранее применявшийся, как указано выше, только для структур типа n — р — n.
Это достигается нанесением на пластинку кремния геттера Р О; на стадии готовой транзисторной структуры, например, после изготовления контактных окон в окисле.
Однако из-за диффузии фосфора в область эмиттера может возникнуть паразитный и-слой. Чтобы устранить вредное влияние этого слоя, увеличивают площадь эмиттерного контактного окна (методами фотолитографии), обеспечивая таким образом (прп последующей металлизации) контакт наносимого металла со свободным от паразитного слоя кремнием и закорачивание паразитного и — р перехода, В определенных случаях необходимость в этой операции отпадает, так как паразитный слой уничтожается прп вплавлении контакта.
Данный способ позволяет уменьшить продолжительность и температуру геттерирова2О ния 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 P..О; и окпсного слоя с поверхности эмиттера не приводит к уменьшению ко30 эффициента усиления, т. е. эффект связан с
240852
30
45 объемной рекомбинацией Heосновных носителей.
Поскольку поверхностная концентрация 00ра в эмиттере р — n — р-транзистора достаточно высока (10- см з и выше), а время и температура геттерирования малы, образующийся наразитный слой и-типа обычно уничтожается при вжигании контактов. Перед нанесением контактов слой P.О: удаляют травлением в составе, содержащем 15 ч. HF (49p/p), 10 ч. HNOg (70О/p) и 300 ч. Н О, в течение
2 мия.
На чертеже приведен, пример реализации заявляемого способа в технологическом процессе изготовления,кремниевого планарного р — и — p э питаксиально-диффузионного транзистора. Исходным материалом для производства подобных транзисторов служит очень низкоомная эпитаксиальная структура: на подложку 1 р-типа наращивают более высокоомную эпитаксиальную пленку 2 и-типа толщиной, порядка 10 мк. Далее проводят изолирующую диффузию бора 8, в результате которой эпитаксиальная пленка разделяется на множество островков 4 п-типа — баз будущих транзисторов. В эти области на глубину 2 — 3 мк проводят диффузию бора для создания эмиттерных областей 5. Под эмиттером остается область активной базы толщиной
2 — 4 мк. В базовой области таких транзисторов нег 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: (=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 распространяется в достаточно высокоомную 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 б ко всем областям, подвергают термообработке в парах хлорокиси фосфора, в результате чего на поверхности образуется геттерирующий слой
P O.-. Термообработку проводят в стандартной однозонной силитовой печи при 950 С. В печь подают поток аргона со скоростью
150 л/час. Установив в ней пластины на кремниевой лодочке, к потоку аргона добавляют слабый поток кислорода (10 л/час), прошедший сквозь питатель с хлорокисью фосфора.
Хлорокись фосфора содержится в питателе ,при комнатной температуре. Кислород барботирует сквозь жидкую хлорокись фосфора и насыщается парами РОС1>. В рабочей зоне печи хлорокись фосфора разлагается и на поверхности;пластины образуется слой
P O,-+O, 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 контактных окон. Подбором времени геттерирования можно получить требуемый коэффициент усиления по току.
Предмет изобретения
1. Способ повышения коэффициента усиления,по току кремниевых диффузионных р—
n — р-транзисторов, использующий геттерирование примесей, сокращающих жизнь неосновных носителей, с применением в качестве геттера пятиокиси фосфора, отличающиися тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по току транзисторов с р — n — 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.
240852,у йбг б
Ямле тоР 5оза Зниттар
Составитель M. Г. Лепешкина
Техред Т. П. Курилко Корректор М. В. Радзинская
>eдакгор Б. Б. Федотов
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1870j15 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, центр, пр. Серова, д. 4
