SU320228A1 - Method for obtaining fusion-diffusion pneumatic junction - Google Patents
Method for obtaining fusion-diffusion pneumatic junction Download PDFInfo
- Publication number
- SU320228A1 SU320228A1 SU701400378A SU1400378A SU320228A1 SU 320228 A1 SU320228 A1 SU 320228A1 SU 701400378 A SU701400378 A SU 701400378A SU 1400378 A SU1400378 A SU 1400378A SU 320228 A1 SU320228 A1 SU 320228A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- metal
- layer
- electrode
- layers
- electrode metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
(21)1400378/26-25(21) 1400378 / 26-25
(22)12.02.70(22) 12.02.70
(46) 30.03.84. Бкш. № 12 (72) О.Ф.Астахов, А.А.Галаев, С.С.Горелик В.Д.Ермошин, С.К.Коровин, И.И.Круглов, К.А.Преображенцев, М.М.Самохвалов и С.В.Фронк (53) 621.382.002(088.8) (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СШ1АВНОдаФФУЗНОГО Р-П-ПЕРЕХОДА путем нанесени на поверхность пластины полупроводникового материала сло активного металла, например титана, расположени на нем электродного металла и нагрева полученной структуры до температуры , не ниже температурь эвтектики электродный металл - полупроводник , с последующим диффузионным отжигом и кристаллизацией, отличающийс тем, что, с целью повышени коэффициентов перекрыти по емкости и изготовлени переходов любой заданной площади, между сло ми электродного металла-носител располагают слой акцепторной и донорной примеси. 1 Изобретение относитс к технологи изготовлени полупроводниковых приборов , преимущественно нелинейньк управл емых емкостей например варикапов . Известен способ получени контакта электродного металла с полупровод ником, когда на поверхность полупроводникового материала nprf температуре не ниже нанос т слой активного металла, например, титана, тЬлщиной не более 1000 А и слой меtалла ,, защищающего активный металл от окислени окружающей средой, напр мер серебра. На этом слое располагают электродный метдлл,.легированный соответствующими примес ми, с по следующим вплавлением его в объем полупроводникового материала при температуре, не ниже температуры эвтектики электродный металл - полупроводник . Обратный градиент концентрации примеси в базе р -п-перехода может быть сформирован вплавлением электродного металла (сплава в виде таб .летки или щарика), легированного соответствующими примес ми, в полупроводниковый материал соответствующего типа проводимости через слой активного металла, толщиной менее 1000 А с последующей диффузией этих легирующих примесей в объем полупроводникового материала и кристаллизацией . Например, электродный, металл(сплав) агаоминий-сурьма-олово вплавл етс в кремний проводи мости через тонкий слой титана и серебра при 1000 С. . При этом слой активного металла титана восстанавливает и разрушает поверхностные окислы, акцепторна примесь - алюминий обеспечивает создание обратного градиента -концентрации примеси в базер-п-перехода, донорна примесь - сурьма образует собственно р-п-переход, а олово вл етс электродные металлом-носителе . Известный способ имеет р д недостатков: во-вервых, вследствие обрдзовани глубоких рекристаллизован ых слоев, полученных в результате вплав лени электродного металла и колебани фронта вплавлени , затруднено получение тонких баз структуры (24 мкм) и высоких добротностей приборов; во-вторых, метод не обеспечивает возможности получени р-tt-пере8 ходов с обратным градиентом концентрации примеси на достаточно больших, площад х ( 2 мм), так как это св зано с увеличением количества (массы ) вплавл емого электродного металла , привод щего к аномальным искажени м фронта вплавлени и -возникновению значительных механических напр жений в полупроводниковом кристалле; в-третьих, поскольку концентраци лигатуры в электродном металле (сплаве) однозначно определ ет параметры обратного градиента, а обеспечить достаточную химическую однородность сплава в процессе его подготовки не удаетс , то неизбежен определенный разброс параметров вольтфарадной характеристики варикапа в процессе его изготовлени . Цель изобретени - получение сплавно-диффузионных р-П-переходов на любой площади с обратным градиентом концентрации примеси в базе, обеспечивающим высокий коэффициент перекрыти по емкости (Кл пор дка 25-50) в интервале напр жений 0,110 В, улучщение химической однородности сплава и снижение разбросов вольтфарадной характеристики варикапа , реализаци тонких баз (пор дка 2-4 мкм) и высоких добротностей прибора. Это достигаетс тем, что на поверхность пластины полупроводникового материала соответствующего типа проводимости нанос т слои активного металла (толщиной менее 1000 А) и слои электродного металланосител , между которыми располагают слои акцепторной и донорной примеси . . Полученную таким образом на поверхности пластины многослойную пленочную структуру электродного металланосител и легирующих примесей вплавл ют в объем полупроводникового материала при температуре, не ниже температуры эвтектики электродный металл-носитель - полупроводник. При этом обра зуетс многокомпонентный однородный слой расплава полупро-, водник - электродный металл-носительлегирующие примеси, из которого диффундируют легирующие примеси в объем полупроводника.(46) 03/30/84. Bksh. № 12 (72) O.F. Astakhov, A.A. Galaev, S.S.Gorelik, V.D.Ermoshin, S.K.Korovin, I.I. Kruglov, K.A. Preobrazhentsy, M.M. Samokhvalov and S.V.Fronk (53) 621.382.002 (088.8) (54) (57) METHOD FOR OBTAINING USH1AVNOFFOOR P-P TRANSITION by applying a layer of active metal, for example, titanium, an electrode metal and heating the resulting structure to a temperature not lower than the eutectic temperature of the electrode metal - semiconductor, followed by diffusion annealing and crystallization, characterized in that, in order to Increasing the capacitance overlap factors and making transitions of any given area, an acceptor and donor impurity layers are placed between the layers of the electrode carrier metal. 1 The invention relates to a process for the manufacture of semiconductor devices, preferably non-linearly controlled capacitances, for example, varicaps. A method is known for obtaining a contact of an electrode metal with a semiconductor nick when a layer of active metal, for example, titanium, not more than 1000 A thick and a layer of metal protecting the active metal from oxidation by the environment, eg silver, is applied to the surface of the nprf semiconductor material. . An electrode metal layer, lightly doped with appropriate impurities, is placed on this layer, with its subsequent fusion into the bulk of the semiconductor material at a temperature not lower than the eutectic temperature of the electrode metal — semiconductor. The reverse gradient of the impurity concentration in the p – n junction base can be formed by melting the electrode metal (alloy in the form of a tablet or ball) doped with the appropriate impurities into a semiconductor material of the appropriate conductivity type through a layer of active metal with a thickness of less than 1000 A followed by diffusion of these dopants into the bulk of the semiconductor material and crystallization. For example, the electrode, metal (alloy) agaominium-antimony-tin is melted into a conduction silicon through a thin layer of titanium and silver at 1000 C. At the same time, a layer of active titanium metal restores and destroys surface oxides, an acceptor impurity — aluminum ensures the creation of a reverse gradient — the impurity concentration in the baster-p-junction, the donor impurity — antimony forms the pn-p-junction itself, and tin is the electrode carrier metal . The known method has a number of disadvantages: firstly, due to the formation of deep recrystallized layers obtained as a result of the melting of the electrode metal and the fluctuation of the melting front, it is difficult to obtain thin base structures (24 µm) and high Q-factors of the instruments; secondly, the method does not provide the possibility of obtaining p – tt transitions with an inverse impurity concentration gradient over sufficiently large areas (2 mm), since this is due to an increase in the amount (mass) of the melted electrode metal, which leads to anomalous distortion of the melting-in front and the rise of significant mechanical stresses in a semiconductor chip; thirdly, since the concentration of the ligature in the electrode metal (alloy) uniquely determines the parameters of the inverse gradient, and it is not possible to ensure sufficient chemical homogeneity of the alloy during its preparation, a certain variation in the parameters of the volt-fade characteristic of the varicap is inevitable during its manufacture. The purpose of the invention is to obtain alloy-diffusion p-n junctions on any area with an inverse gradient of impurity concentration in the base, providing a high coefficient of overlap in capacitance (C of order 25-50) in the voltage range of 0.110 V, improving the chemical homogeneity of the alloy and reducing variations in the volt-farad characteristic of varicap, the realization of thin bases (on the order of 2–4 µm) and high Q-values of the instrument. This is achieved by applying layers of active metal (with a thickness of less than 1000 A) and layers of an electrode metal carrier, between which layers of acceptor and donor impurities are deposited on the surface of a plate of a semiconductor material of the appropriate conductivity. . The multilayer film structure of the electrode metal carrier and dopants thus obtained on the surface of the plate is fused into the bulk of the semiconductor material at a temperature not lower than the eutectic temperature of the electrode carrier metal — semiconductor. In this case, a multicomponent homogeneous layer of the melt is formed semiconductor, and a vodnik is an electrode metal-carrier impurity, from which doping impurities diffuse into the bulk of the semiconductor.
вплавлени , высокую химическую однородность расплава и незначительные механические напр жени в области котактов . Способ реализуетс на таких полупроводниковых материалах, как германий и кремний, где в качестве активного металла, наносимого на поверхность полупроводникового материала , используют металлы, например титан, ниобий, цирконий, хром и др., способные к восстановлению поверхностных окислов полупроводника и обеспечивающие качественное вплавление последующих слоев электродного металла-носител в полупроводниковый материал.melting, high chemical homogeneity of the melt and minor mechanical stresses in the area of the coats. The method is implemented on semiconductor materials such as germanium and silicon, where metals, such as titanium, niobium, zirconium, chromium, etc., capable of reducing the surface oxides of the semiconductor and providing high-quality subsequent metals, are used as the active metal applied to the surface of the semiconductor material. layers of electrode carrier metal in a semiconductor material.
Электродный металл-носитель должен обеспечить возможность контролируемого введени легирующих примесей в расплав электродный металлноситель - полупроводниковый материал и соответствующее формирование обратного градиента концентрации примеси ир-п-перехода. Наиболее полно этим требовани м отвечают электродные металлы, электрически нейтральные, или электродные металлы не измен ющие основных характеристик полупроводникового материала и образующие с ним простые эвтектические системы, например серебро, золото и др.The electrode metal carrier must ensure the possibility of the controlled introduction of dopants into the melt of the electrode metal carrier — the semiconductor material and the corresponding formation of the reverse gradient of the impurity concentration of the ir – n junction. Electrode metals, electrically neutral, or electrode metals that do not alter the basic characteristics of a semiconductor material and form simple eutectic systems with it, for example silver, gold, etc., meet these requirements most fully.
Между сло ми электродного металланосител располагают по крайней мере , два сло легирующей примеси акцепторную, в качестве которой используют , например, бор, алюминий, галлий, индий, и донорную - фосфор, мыщь к, сурьма, висмут.Between the layers of the electrode metal carrier there are at least two layers of dopant acceptor, which is used, for example, boron, aluminum, gallium, indium, and the donor layer — phosphorus, mouse, antimony, bismuth.
Концентраци легирующей примеси. в расплаве, задающей обратный градиент в зависимости от конкретных параметров вольтфарадной характе .ристики, определ етс интервалом - 10 см , а примеси, 06 разукхцей р-«-переход - концентрацией не менее 5«10 см , толщина слоев легирующих примесей - в первуй очередь , суммарной толщиной слоев электродного металла-носител и физикохимической природой выбранной примес Толщина слоев электродного металланосител должна обеспечить введение такого количества легирующей примеси в расплав, которое было бы достаточным дл поддержани заданной концентрации лигатуры в расплаве в процессе диффузионного отжига, поэтомуDopant concentration. in the melt, which specifies the inverse gradient depending on the specific parameters of the voltfarad characteristic, is determined by an interval of 10 cm, and impurities, 06 by p - “- transition - a concentration of at least 5-10 cm, the thickness of the layers of dopants - first , the total thickness of the layers of the electrode carrier metal and the physicochemical nature of the selected impurities. The thickness of the layers of the electrode metal carrier should ensure that such an amount of dopant is introduced into the melt that is sufficient to maintain the desired the concentration of ligatures in the melt in the process of diffusion annealing, therefore
минимальна толщина сло электродного металла-носител равна 1000 А.the minimum thickness of the layer of the electrode carrier metal is 1000 A.
Описываемый -способ реализуют, например , дл варикапов с -коэффициентом перекрыти пор дка 30 в интервале напр жений и смещени 0,1-10 В, с пробивными напр жени ми 20 В, обратными токами.5 мкА и добротностью 100 при смещении напр жени 2 В на частоте 10 мГц.The described β-method is implemented, for example, for varicaps with an overlap ratio of 30 in the range of voltages and a displacement of 0.1-10 V, with breakdown voltages of 20 V, reverse currents of .5 µA and a quality factor of 100 when the bias voltage is 2 In at a frequency of 10 MHz.
В качестве рабочей пластины берут кремний р-типа, легированный борон , с удельным сопротивлением 0,01 , с соответствующим образом подготовленной поверхностьй толщиной 180±5 мкм, на которую осаждаетс (наращиваетс ) любым известным методом эпитаксиальна плейка кремни р-типа, легированна бором до удельного сопротивлени 20+20% Ом«см. толщиной 6i.0,5 мкм.A p-type silicon doped boron with a specific resistance of 0.01, with a suitably prepared surface of 180 ± 5 µm thick, on which the p-type silicon epitaxial film is deposited (increased) by any known method boron doped to the resistivity is 20 + 20% ohm "cm. 6i.0.5 microns thick.
Одновременно готов т технологическую подложку кремни и -типа, л егированную сурьмой, с удельным сйпротивлением 0,5 Ом«см, толщиной 180+5 мкм, дл обеспечени чистоты поверхности которой пластины предварительно шлифуют порошком М5 с последующим частичным удалением нарушенного сло известными методами химической обработки.At the same time, a silicon and -type technological substrate, alloyed with antimony, with a specific resistance of 0.5 Ω "cm, 180 + 5 microns thick, is being prepared at the same time to ensure the cleanliness of the surface of which the plates are pre-polished with M5 powder and then partially removed the broken layer by known methods of chemical treatment .
На рабочую пластину кремни р-типа проводимости методом вакуумного испарени при давлении 1-10 -10 мм рт.ст. и температуре подложки 200-600 С последовательно нанос тс дСлои титана толщиной около 300 А . и серебра- толщиной 500-1500 А, серебра (электродный металл-носитель) толщиной около 2 мк который обеспечивает качественное сплавление системы серебро - кремний алюмини толщиной около 1000 А, акцепторную присадку, обеспечивающую формирование обратного градиента, и серебра толщиной около 2 мкм, слой которого устран ет каплеобраэовани алкмини как в процессе вплавлени , так и в последующих операци х напылени другой примеси; сурьмыOn the working plate of silicon of p-type conductivity by the method of vacuum evaporation at a pressure of 1-10 -10 mm Hg. and a substrate temperature of 200-600 ° C are sequentially deposited with layers of titanium with a thickness of about 300 A. and silver, 500–1500 A thick, silver (electrode carrier metal) about 2 microns thick, which provides high-quality silver-silicon aluminum alloying, about 1000 A thick, an acceptor additive that provides the formation of a reverse gradient, and silver, about 2 microns thick, layer which eliminates the drop forming of alcmini both in the process of melting and in subsequent spraying operations of another impurity; antimony
толщиной- около 1500 А - донорную присадку , обеспечивающую создание р-П-перехода, и серебра толщиной около 2 мкм, слой которого устран ет .каштеобразование пленки сурьмы в процессе вплавлени ,. напыл ют титан и серебро по описанному технологическому циклу. Подготовленные таким образом пла тины кремни Ир-типа проводимое ти складывают поверхност ми, имеющими напыленные слои, и сплавл ют при с одновременным образованием однородного расплава серебро кремний - сурьма - алюминий, из которого в температурном интервале 950-1200 С в эпитаксиальную пленку кремни р -типа диффундируют алюминий и :СУРЬМУ. Полученную после сплавлени и диффузионного отжига структуру типа пирог шлифуют со стороны кремни Л -типа до толщины пластины в 4050 мкм (обща толщина пирога после шлифовки 220+10 мкм) и подвер гают 30 с травлению в смеси плавиковой , азотной и уксусной кислот в сотношении 2:9:4 дл удалени загр знений с поверхности пластин перед металлизацией и нанесением омич ского контакта. Омический контакт получают метал лизадией с двух сторон полученной структуры посредством последователь ного напылени в вакууме л.5.10 мм рт.ст. при температуре подложки не ниже слоев титана и никел общей толщиной около 1000 Раздех ение пластины на кристаллы производ т химическим травлением незащищенного полупроводникового материала с образованием мез. Дл чего пирог пластиной р-типа наклеивают на фторопластовый диск, а с противоположной стороны через маску с круглыми отверсти ми диаметром 1 мм дл защиты поверхности кристалла нанос т слой битума. Структуру протравливают в смеси 11лавиков6й, азотной и уксусной кислот в соотношении 2:9:4 до полного удалени кремни п-типа и выхода травител на серебро, которое удал етс последовательным окислением его в азотной кислоте и растворением азотнокислого серебра в воде. Затем пластина кремни р-типа дополнительно подтравливаетс на глубину 5-10 MKti в смеси указанных кислот, промываетс в воде, толуоле и высушиваетс . После сушки скрайбированием пластины окончательно раздел ютс на кристаллы, которые сплавл ютс в следующей операции с выводными злектродами типа плющенка. Выводные злектроды размером 13 X 0,8 X 0,1 мм, изготовленные из никелевой полоски с гальванически осажденным на ней слоем золота толщиной 5-6 мкм., методом кассетной сборки в вакууме Ю мм рт.ст. и при 480-500 С сплавл ютс с кристаллом , где в результате вплавлени в кремний золотого покрыти получаетс сплавной контакт по всей площади перехода. Собранный диод в течение 1 мин протравливаетс в смеси кислот указанного состава и тщательно промываетс в деионИзированной воде, после чего структуру силанируют органозамещенным гидролизова}|ным силаном, сушат и защищают тонким слоем кремнеорганического каучука. По окончании полимеризации каучука диод покрываетс каплей эпоксилоксанового компаунда с последующей его полимеризаией при 200 С. В результате проведенных технологических операций получаем варикап с требуемьми электрическими параметрами .about 1500 A thick — a donor additive that provides a p-N junction, and silver about 2 microns thick, a layer of which eliminates the formation of an antimony film during the fusion process,. titanium and silver are sprayed according to the described technological cycle. The Ir-type silicon platinum prepared in this way, carried out by type, are folded with surfaces having sprayed layers, and silver-antimony-aluminum is fused with the simultaneous formation of a homogeneous melt, from which, in a temperature range of 950-1200 ° C, the silicon epitaxial film is type diffuse aluminum and: SB. The cake-like structure obtained after fusion and diffusion annealing is polished on the side of silicon of the L-type to a plate thickness of 4050 µm (the total cake thickness after grinding is 220 + 10 µm) and subjected to 30 etches in a mixture of hydrofluoric, nitric and acetic acids in a ratio of 2 : 9: 4 to remove contaminants from the surface of the plates before metallizing and applying the Omich contact. Ohmically contact is obtained by lysadium metal on both sides of the structure obtained by successive sputtering in a vacuum of 5.10 mm Hg. at a substrate temperature not lower than the layers of titanium and nickel with a total thickness of about 1000. The plate is applied to the crystals by chemical etching of an unprotected semiconductor material to form messes. For this, the cake is glued with a p-type plate on a fluoroplastic disk, and from the opposite side a layer of bitumen is applied through a mask with round holes 1 mm in diameter to protect the surface of the crystal. The structure is etched in a mixture of liquors, nitric and acetic acids in a ratio of 2: 9: 4 until complete removal of n-type silicon and the release of etchant for silver, which is removed by successive oxidation of it in nitric acid and dissolution of silver nitrate in water. Then, the p-type silicon wafer is additionally trimmed to a depth of 5-10 MKti in the mixture of these acids, washed in water, toluene, and dried. After drying by scribing, the plates are finally separated into crystals, which are fused in the next operation with flat-plate type electrodes. Outlet electrodes with a size of 13 X 0.8 X 0.1 mm, made of a nickel strip with a layer of gold 5-6 microns thick galvanically deposited on it, using a cassette assembly in a vacuum of 10 mm Hg. and at 480-500 ° C, they fuse with a crystal, where as a result of melting a gold coating into silicon, fused contact is obtained over the entire transition area. The assembled diode is etched for 1 min in a mixture of acids of the indicated composition and thoroughly washed in deionized water, after which the structure is silanated with organosubstituted hydrolyzed} silane, dried and protected with a thin layer of silicone rubber. At the end of the rubber polymerization, the diode is covered with a drop of epoxy-oxane compound, followed by polymerization at 200 C. As a result of the technological operations, we obtain a varicap with the required electrical parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU701400378A SU320228A1 (en) | 1970-02-12 | 1970-02-12 | Method for obtaining fusion-diffusion pneumatic junction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU701400378A SU320228A1 (en) | 1970-02-12 | 1970-02-12 | Method for obtaining fusion-diffusion pneumatic junction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU320228A1 true SU320228A1 (en) | 1984-03-30 |
Family
ID=20449732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU701400378A SU320228A1 (en) | 1970-02-12 | 1970-02-12 | Method for obtaining fusion-diffusion pneumatic junction |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU320228A1 (en) |
-
1970
- 1970-02-12 SU SU701400378A patent/SU320228A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3877049A (en) | Electrodes for amorphous semiconductor switch devices and method of making the same | |
US3564353A (en) | Bulk semiconductor switching device formed from amorphous glass type substance and having symmetrical switching characteristics | |
US3983076A (en) | N-type amorphous semiconductor materials | |
US3988764A (en) | Deep diode solid state inductor coil | |
US3902979A (en) | Insulator substrate with a thin mono-crystalline semiconductive layer and method of fabrication | |
JPS5814737B2 (en) | Transfer method of a thin wire relative to a substrate of semiconductor material | |
US2995475A (en) | Fabrication of semiconductor devices | |
US4261764A (en) | Laser method for forming low-resistance ohmic contacts on semiconducting oxides | |
US5089293A (en) | Method for forming a platinum resistance thermometer | |
US3988762A (en) | Minority carrier isolation barriers for semiconductor devices | |
US3939292A (en) | Process for stable phase III potassium nitrate and articles prepared therefrom | |
DE1804012A1 (en) | Indirectly heated thermistor and process for its manufacture | |
US3898106A (en) | High velocity thermomigration method of making deep diodes | |
SU320228A1 (en) | Method for obtaining fusion-diffusion pneumatic junction | |
US3458847A (en) | Thin-film resistors | |
JPH05190877A (en) | Manufacture of diode element | |
US3432729A (en) | Terminal connections for amorphous solid-state switching devices | |
EP0455832A1 (en) | Ohmic electrode of n-type cubic boron nitride and method of forming the same | |
US4224594A (en) | Deep diode magnetoresistor | |
US4031607A (en) | Minority carrier isolation barriers for semiconductor devices | |
EP0180104A2 (en) | Microwave device | |
EP0191052B1 (en) | Platinum resistance thermometer and method for forming a platinum resistance thermometer | |
US5240877A (en) | Process for manufacturing an ohmic electrode for n-type cubic boron nitride | |
US3975755A (en) | Stable non-crystalline material for switching devices | |
US3977910A (en) | Deep finger diodes |