Способ изготовления биполярных транзисторов

Способ изготовления биполярных транзисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„БУ„„ДЩЯОВ (51) 5 Н 01 Ь 21/263

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46)* 23.05.93. Бюл. . (21) 4367394/25 .(22) 21.01.88 (7l) Научно-исследовательский инсти" тут прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко (72) Н.Ф.Голубев, З.И.Гутько, А.В..Латышев:, В.M.J1oìàêo и l0.È.Ïðo хоцкий

1 фа

Изобретение относится к технологии . Стандартными операциями Фотолито-,ф изготовления полупроводниковых 1рибо.-, . графии и травлвния всКрываю «н» мей ров, а именно к радиационно-термичес- . слое Si0<, в которые последователь- ф ким способам изготовления биполярных но проводят диффузию примесей бора транзисторов. и фосфора, формирующих защитное коль"

Цель изобретения - повышение ра-, -, цо, базовую и эмиттерную области вердиационной стойкости к ионизйрующему, тикального и-р-и-транзистора. Глу" гамма-облучению. . бина залегания коллвкторного p-n-neПример 1. В качестве исход- .рехода составляет 2,7 мкм, толщина ных используют эпитаксиальные крем- . активном базы 0,8-0,9 мкм (максимальная концентрация примесей бора ниевые структуры типа 76 -х„- ---- <-- - в области базы м 2 .10 см з), 60К С-0 01

C помощью фотолитографии вскрывают

На первой. операции пластины Ькисляют . контактные окна нвд базовой и эмитдо получения на поверхности слоя $jOq терной областями и снимают окисел с толщиной. 0,7 мкм. .,обратной стороны сильнолегированной

4

;{56) Патент СИА Р 3935033, кл. 148-15, 1976.

Патент СИА Н 4468411, кл. 427/8, 1984. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ

ТРАНЗИСТОРОВ (57) Изобретение относится к техноЛогии изготовления полупроводниковых приборов, а именно к радиационно-термическим способам, изготовления бипо- . лярных транзисторов. Цель изобрете-. ния " повышение радиационной стойкос2 .:. ти -k иониэирующему гамма "облучению, В исходной кремниевой пластине Формируют базовую и эмиттернуЪ области.

Создают пассивирующее покрытие, Формируют металлизацию и проводят вжигание контактов. Далее, осуществляют операции скрайбирования и ломки пластин на крйсталлы, посадку кристаллов на кристаллодерматель, раэварку выводов. Затем транзисторы подвергают радиационной обработке -квантами Флюенсами 1 -10 -5. 1 0 « квант/см2 . После этого на поверхность транзисторов капельным меТодом наносят полиамидокислоту, Дйлее проводят первую стадию полимеризации при 1 00-150 С в течение

60"240 мин. Затем проводят вторую ,стадию полимеризации при 200-240 С. в течение 60-180 мин. После этого

"осуществляют отжиг радиационных де- Фектов. 1 табл.

3 1 5<< << 108

Д подложки, в ек<лах и на обратно" стороне подложки формируют двухслойную металлиэацию из алюминия (толщинои

<лкм) с подслоем ванадия (300«00 3) „вжигание металлизации произ:5 водят при <<70 С в течение 30 мин. Далее осуществляют операции скрайбирования и почки пластин на кристаллы, пбсад«у кристаллов на кристаллодержа- 10 тель, раэварку вь<водов.

Па следующей операции транзисторы подвергают радиационной обработке флюенсом Ф 2 ° 10 квант/см в.камере иэотопной установки МРХ-у-25И (интенсивность floTO!

« 650 Р/с), Далее на поверхности кристаллов транзисторов созе!ают полимерное покрытие из полиимида толщиной

100-14 0 мк<л. Для этого транзисторы без герметизирующих крышек помещают в кассету и на поверхность капельным методом наносят жидкую полиамидокислоту (254-ный раствор полипиромеллитимида в дил<етилфориаииде), Затеи кас- >5 сету с транзисторами помещают в тер" .мостат, осуществляют г<родув«у сухим азотом (расход 50 л/ч) и вь<держивают при температуре Т, = 100 (; в течение

120 мин, затем температуру повышают до 220 С и термообрабатывают транэисо 30 торы в течение 120 ии«, Отн<иг радиа" ционных дефектов (РД) осуществляют при 280 С в течение 20 мин, П р и и е р 2. Проводят, как пример 1, эа исключением того, что флю " енс облучения у-квантами устанавли" вают равным 1 10 «вант/си .

П р и H G.p 3, ПровОдят, как пример 1, эа исключением то<,о, что флю" енс обгучения у -квантами устанавливают равным 5 --10 " квант/си<Р.

П р и и е р <<. Проводят„, как пример 1, эа исключением того, что вто" рую стадию полимериэации г роводят при 200 С в течение 180 мин.

45 .П р и и е р 5. Проводят, «ак при" мер 1> за исключением того, что вторую стадию попимеризации проводят при

2<<0 С в течение 60 мин, В*таблице представлены результаты экспериментального «cflbITBHMA транзис" торов на радиационную стойкость, изготовленных по предлагаемому способу, по способу, принятому эа прототип, и транзисторов беэ пог<имерного по" 55 крытил.

Обпуче<<ие проводилось на изотопной установке МРХ-у-25 Н (при интенсивности потока облучения 650 Р/с, температуре облучения- !<3 С), Контролировались следующие параметры: коэффициент передачи тока в схе<ле с общим эмиттером h >,, обратный ток перехода коллектор - база I< z, (при разомкнутом выводе эмиттера), напряжение пробоя U „ „„, коллекторного и-р-перехода.

Обозначения в таблице следующие:

<< ° Н

h,, и I „, - исходные значения параметров после присоединения выводов, Ф, (квант/смз) - флюенс у-квантов при радиационной обработке транзисторов перед нанесением полиимида, Т (С) и t (мин) - температура и время проведения операции имидиэации полиимида, Тз (С) лл t э (мин} - температура и время отжига радиационных дефектов, введенных при облучении

Флюенсом Ф; h,э, I <,г, -, значения параметров после проведения всех технологических операций, При испытаниях радиационной стой" кости определялись максимальная скорость деградации К„ коэффициента усиления при облучении

<<2<э(Ф ) « > э(1 )

К

««3 4 где h „(Ф,), 11,,(Ф<) — значения коэффициентов усиления при потоках облучения Ф„ и Ф (Ф Ф,), а таки<е величина относительного изменения коэффициента после облучения ФиксироФ ванным потоком а= (1 - "г-) . Для !

< аз ! z

<Р = 1 .10" квант/см2.

Иэ представленных в таблице дан ных .следует, что Формирование на по, верхности транзисторов полиимидного покрытия по предлагаемому способу снижает скорость деградации параметра h z<> при облучении у -квантами, по сравнению с транзисторами, иэготовленньвли по известному способу, или транзисторами без полиимия лого flo крытия, но прошедших операций воблу" чения у-квантами и отжига, Как видно из данных, представленных в таблице, после нанесения полиимидного покрытия по предлагаемому способу на исходные транзисторы наблюдалось уменьшение I, почти на порядок, в то время как для транзисторов, изготовленных по поототипу,в 2"3 раза. Такие же закономерности

08 6 ходмого значения, уменьаг ть токи утечки обратносмещенных р-и-переходов эа счет улучшения качества изоляции, повысить устойчивость к внешним Факторам, Формула изобретения

Способ изготовления биполярных транзисторов, включающий формирование базовой и змиттерной областей в кремниевой пластине, создание пасси" вирующего покрытия, металлиэацию и вжигаиие контактов, скрайбирование, посадку кристалла на кристаллодержатель, присоединение выводов, нанесение на планарную сторону жидкого полиимида, полимеризацию путем двухста" дийной термообработки с дегидратацией, отличающийся -ем, что, с целью повышения радиационной стой« кости к ионизирующему гамма-облучеwf0, перед операцией нанесения на планарную поверхность жидкого полиимида проводят радиационную обработку структур путем облучения у -квантами флюенсами 1 ° 1П. -g 10 сс квант/

/см2, вторую стадию термообработки осуществляют при температуре 200240 С в течение 60"180 мин, после чего проводят отжиг радиационных де"

Фектов. ь ««ъ\» д, ф а н

ll> f 9 к 6 е ПОЛИ" нА ииид

Отжиг РД

TSs С

0 @$0 у Kns «A квант си

h., Режим термообработки

4о ъ квант/си бторая тевиообработка

t3s иин

T С tgs Мин е е

Нет

То же

5, О ° 10

5,0 10

242

312

228

338

331

343

295

250 20

280 20

° »

180 .1 80

?40,,240

200

Бсть

То же

l1

«н»

»н»

°,н

280 30

280 20

280 30

300 30

280 20

280 го

280 20

280 20

280 20

280 20

280 20

300 20

320 20

280 20

1 0.10f ,1,0 10

1, 0 ° 10

1,0 10ю .1,0 10

5,0 10 юк

5,0 10 г,о 10 г,о. 10

2,0 10ч

2,0 10и

2,0 10 г 0.101С

2 О 10с

«н»

«ll»

«11»

« I!»

«11»

«1I»

l1»

«н«

5 1 5441 были характерны и для величины т

По параметрам 1„, и I,<, транэйсторы были .радиационно стойкими в интервале Флюенса до 2 10" квант/см, где наблюдалось "быстрое" изменение параметра >2q Величины Ц „ „Р, Ьосле нанесения полиимида или не. изменялись или увеличивались на 20-30, Исследование долговременной ста-. бильности электрических параметров транзисторов, герметизированных в корпус, проводилось после старения при повышенных температурах (хранение е течение 500 ч пои 125 C}. Леградации электрических свойств и повышен" ного процента отказов по сравнению с транзисторами без полимерного покры" тия не обнаружено, Исследование термоударов на каче- 2р ство транзисторов (при скорости изме" нения температуры 6 C/ñ в диапазоне от "20 до +125 С) показало, что процент отказов на транзисторах по предлагаемому способу составлял 0,9"1ь, 25 а по прототипу - 1,2-1,33 и был зна- чительно ниже, чем на транзисторах без полимерного покрытия (2,2-2,3 ).

Предлагаемый способ изготовления транзисторов по сравнению с сущест" вующими способами позволит повысить радиационную стойкость транзисторов по параметру h,, без ухудшения ис"

295 7,0

352 3,8.

380 5,4

323 6,0

275 4,7

2/0 4,4

2ß2 5,2

305 8,8

321 5,3 .

240 5;О

257 4,3 .319 4, 5

340 4,8

305 3,3

345 . 3,8

326 3,6

275 4,2

290 3 7

328 4,1

343 3,9

300 ",5

2 4 10 в

2,2 ° 10 13

72 1310

6,0 1,2.10 "

1,5 2,4 ° 10 13

0,9 2,4 10"

?;б l,î 10 13

5,8 8,510"

0,9 8,4 10 +

8 10 и

2,4 6,910"

0,2 7,0 10

0,1 7 1О

0,2 7,3 10

0 7 510"

0,5 4,9.10 "

0,3 4,8 10."

0,3 4, 7 10 "

0,2, 6,8.10 и

О,1 9 .10 „

0,5 ",7 10

58

ЬО

56

48

48

44

42

42

38

3"

34

38 .45

1544108

Продохакеиие таблицы к К69 9 иА

Режим термообработки.

» е

h,,! «б»9 нА

Отжиг РД

ПолиД9 ф n9 квант " сн

°» » ° ° ь )9»»

ФО 9 квант/см имид

Оторая терно" обработка S9 мин

«««»»«»»»»

Т 9 С 1 9 мин

«r « ° «а»»»»»»»»»»

»11«

„,I l »

° I l«

»l 1,»

»1!»

1l «

ft

lf»

«1l»»

11,«

"Не и роводилось

Составитель 10.Кондратьев

Текред А, Кравчук КоРректоР И. Эрдейи

Редактор T,клюкина

» « ««««»

« «» ° « ° °

Заказ 1977:, Тираж . Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета по иэо}зретениям и открь1тИям При ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 » .. °

Производстйенно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина,101

««, 295

280. 276

324

320 31 О.295

305 — 286

275

255

° »

397

8,0

4,1, 39!

3,8

4,0

4,0 .

3,4.

4,4 .592

6,4

«i °

2,0 1094

2,0 9 10!4

2 0»10!4

5,0 ЧО®

5,0 10!4

5,0 10f4

I5,О 10!4 ! 9 5 0.10!4

1,0 10 !!

1,0.10!.9

1,0 10"

200, 240

240

60.

180 ,180

180

260 30

280 20

280 20

260 30

280 20

28р 20

280 20

260 30

260 30

320 20

350 20

276

255

0,6 4,6.10 "

1, 1 5 ..10, 0,6 5 ° 10

0,2 4,2 IG

0,5 4,110

0,3 4,1 10

0,6 4,1 ° 10

0,6 4,1 ° 10"

0,7 4,0 ° 10

0,3 8" Ip

О, 1 1 ° 10-li

34

37

37

33

34

33

34

34

34

48