Способ изготовления биполярных транзисторов

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН А 1 9) 01 Ь 21/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЪЗТИЧПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ,(46) 23,05(,ти .киониэирующему гамма"облучению,В исходной кремниевой пластине форьский ин ти" мируют базовую и эииттерну)0 области.х пробле Создают пассивирующее покрытие, формируют металлизацию и проводят вжига"ние контактов, Далее, осуществляюти 10 Про операции скрайбирования и ломки пластин на крйсталлы, посадку кристалловна кристаллодерватель, раэварку выво 3935033, . дов. Затем транзисторы подвергают радиационной обработке-квантами флю, , енсами10 -5. 10 квант/см 2, Послеэтого на поверхность транзисторов ОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ капельным меТодом наносят полиамидо,кислоту, Далее проводят первую стадию относится к техно- полимеризации при 100-150 С в течение я полупроводниковых60"240 мин. Затем проводят вторую о к радиационно-тер- ,стадию полимеризациипри 200-240 С.,изготовления бипо- в течение 60-180 мин. После этого ов, Цель изобрете- ."осуществляют отжиг радиационных деадиационной стойкос- Фектов. 1 табл. 3. Бюл. Р(57) Изобретениелогии изготовленприборов, а именмическим способалярнцх транзисто я " повыше относитсяолупроводник радиа ционзготовления тения - пов йкости к ио юкачестве исх ксиальные крбкэф" 76380 К 7 С" ют эп типа На первой операдо получения на толщиной й 0,7 ии пластины Ькислповерхности слоякм,Изобретениеизготовления иров, а именноким способам итранзисторов.Цель иэобредиационной стогамма-облучениПримерных испольэуниевце структу фьк технологии .Стандартными операциями фотолито-,ф,ковых т)рибо.", . графии и травления вскрывают окна вно-термичес" . слое 80, в которые последователь- арбиполярныхно проводят диффузию примесей бора:и фосфора, формирующих защитное коль"цшение ра-,, цо, базовую и эмиттерную области вернизйрующему ,тикального и-р-и-транзистора. Глу", бина залегания коллвкторного р-и-пеод- . .рехода составляет 2,7 мкм, толщинаем" , активнои базы " 0,8-0,9 мкм (максимальная концентрация примесей борас в области базы м 2 10 см з),1 Ч0 О 1.ф С помощью фотолитографии вскрываютяют , контактные окна нвд базовой и эмит 810 терной областями и снимают окисел сподложки в еклах и на обратной сто"роне подложки Формируют двухслойнуюметаллиэвцию из алюминия (толщинои= лкл) с подслоем ванадия (30000 3) вжигание металлизации произ.5водлт при 70 С в течение 30 мин. Далее осуществллют операции скрайбиро"ванил и лочки пластин на кристаллы,пбсаду кристаллов на кристаллодержа" 10тель, раэварку выводов.Па следующей операции транзисторыподвергают радиационной обработкеФлюенсом Ф = 2 10 та квант/см в.камере иэотопной установки МРХ"уИ" 650 Р/с), Далее на поверхности кристаллов транзисторов создают полимерное покрытие из полиимида толщиной100-10 мол. Длл этого транзисторыбеэ герметизирующих крышек помещаютв кассету и на поверхность капельнымметодом нанослт жидкую полиамидокислоту (254"ный раствор полипиромеллитимида в дилетилформалиде), Затеи кассету с транзисторами помещают в тер"иостат осуществллют продувку сухимазотом (расход 50 л/ч) и вьдерживаютпри температуре Т, = 100 С в течение120 мин, затем температуру повышаютдо 220 С и термообрабатывают транэисо 30торы в течение 120 ми, Отжиг радиа"ционных дефектов (РД) осуществляютпри 280 С в течение 20 мин,П р и и е р 2, Проводят, как пример 1, эа исключением того что Флю"енс облучения э -кватами устанавли"вают ра вным 1 10вант/сл,П р и м е.р 3. Проводят, как пример 1, эа исключением то;о что Флю"енс облучения э" -квантами устанавлиОвают равным 5 .10 ц кват/сиг.П р и и е р ч Проводлт как пример 1, эа исключением того, что вто"рую стадию полимериэации проводятпри 200 С в течение 180 лин,П р и и е р 5. П)оводлт как при"мер 1 за исключением того, что вторую стадию попимеризации проводят при20 С в течение 60 мин,Втаблице представлены результатыэкспериментального испытаний транэис"торов на радиационную стойкость, изготовленных по предлагаемому способу,по способу, принлтому эа прототип,и транзисторов беэ погимерного по" 55крытил.Обпуцели; проводилось на изотопнойустановке МРХ25 Н (при интенсивности потока облучения 650 Р/с, температуре облучения. 3 С)Контролирова"лись следующие параметры: коэффициент передачи тока в схеле с общимэмиттером Ь га обратный ток переходаколлектор - база 1,ь (при разомкнутом выводе эмиттера), напряжение пробоя ц, коллекторного и-р-пе"рехода.Обозначения в таблице следующие:ИН"аа " 1исходные значения параметров после присоединения выводов,ф, (квант/смэ) - флюенс у-квантовпри радиационной обработке транзисторов перед нанесением полиимида,Т (С) и 1;г (мин) - температура ивремл проведения операции имидиэацииполиимида, Тз (С) лл С (мин) - температура и время отжига радиационныхдефектов введенных при облученииФлюенсом Ф; Ь , 1, в , значенияпараметров после проведения всех технологических операций,Прй испытаниях радиационной стой"кости определялись максимальная скорость деградации К коэффициента усцленил при облучении11 га(ф ) - Ь г а(фг)ЕС ю Ф1где Ь ( Ф,)Ьг, (Фг) - значения коэффициентов усиления при потоках облучения Ф и Фг ( 1Ф,) а такие величина относительного изменения коэффициента после облучения ФиксироФЬ га ванным потоком а= (1 - "г-) . ДляЬ а определения значения д выбран поток 1 = 1 10"д квант/см 2Иэ представленных в таблице данных,следует, что Формирование на по,верхности транзисторов полиимидного покрытия по предлагаемому способу снижает скорость деградации параметра Ь э при облучении эа -квантами, по сравнению с транзисторами иэго" товленньвли по известному способу, или транзисторами без полиимиллого по. крытия, но прошедщих операций воблу" чения а -квантами и отжига.Как видно из данных, представлен" ных в таблице, после нанесения полиимидного покрытия по предлагаемому способу на исходные транзисторы наблюдалось уменьшение 1 , почти на порядок, в то время как для транзисторов, изготовленных по прототипу- в 2"3 раза. Такие же закономерностинкэанА Режим териообработки 1 оквант - см Поли" иид бторая твриообработка5 154были характерны и для величины 1аа р ФПо параметрам 1 ь, и ь. ааа трянзисторы были .ради а ци анно с тойкими в интервале Флюенса до 2 10 ь квант/смэ, гденаблюдалось "быстрое" изменение параметра Ь,ээ. Величины Ц н Р, Ьосленанесения полиимида или не. изменялисьили увеличивались на 20-30,Исследование долговременной ста".бильности электрических параметровтранзисторов, герметизированных вкорпус, проводилось после старенияпри повышенных температурах (хранениев тецение 500 ч пои 125 С). Леградации электрицеских свойств и повышен"ного процента отказов по сравнению странзисторами без полимерного покрытия не обнаружено,Исследование термоударов на кацество транзисторов (при скорости изме"нения температуры бС/с в диапазонеот "20 до +125 С) показало, что процент отказов на транзисторах по предлагаемому способу составлял 0,9"1 ь,а по прототипу - 1,2-1,33 и был зна-чительно ниже, чем на транзисторахбез полимерного покрытия (2,2-2,3).Предлагаемый способ изготовлениятранзисторов по сравнению с сущест"вующими способами позволит повыситьрадиационную стойкость транзисторовпо параметру Ь ,э без ухудшения ис" 4 ь 08 6 ходного значения, уменьвнть токи утечки обратносмещенных р-и-переходов эа счет улучшения качества изоляции,повысить устойчивость к внешним Фак"торам,Формула изобретения Способ изготовления биполярных транзисторов, включающий формирование базовой и змиттерной областей в кремниевой пластине, создание пасси" вирующего покрытия, металлизацию и вжигаиие контактов, скрайбироваьие, посадку кристалла на кристаллодержатель, присоединение выводов, нанесе" ние на планарную сторону жидкого полиимида, полимеризацию путем двухста" 2 р дийной термообработки с дегидратацией,о т л и ц а ю щ и й с я -ем, что,с целью повышения радиационной стой"кости к ионизирующему гамма-облучению, перед операцией нанесения на25 планарную поверхность жидкого полиимида проводят радиационную обработку структур путем облучения у -квантами флюенсами 110 т10 ф квант//см 2, вторую стадию термообработки30 осуществляют при температуре 200240 С в течение бО"180 мин, послечего проводят отжиг радиационных де"Фектов,-1- 5 0,1 оь 5 5 О .1 Оьь Есть То же нПродохакеиие таблицы тй 1 оэе1 Кав е нА Отжиг РД ПолиП 6 квантснОторая терно"обработка аВ тавен Т, С С, мин евеетет в в ю в в в в вф Нв проводилось Составитель й, КондратьевТекред Л.Кравчук КоРректоР И.Эрдейивюа аввТираж . Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРМосква, Ж, Раущская наб, д. 4/5 Редактор Т,Клюкина в ета в Заказ 1977 ВНИИИИ Государственного 113035, ювнееи итаеаае вавееветаееа ее е ет еаее ееееПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,101 295 3 7 13 280 8,0 - 276 4 ф 1 -н 3,320 3,8 фф 310 4,0 .,ф 4)0 и3053,4, -р - 286 4,4275 .5241 2,0 10.2,0 "1 Оф 2 010 ц 5,0 10 5,0 10 ф 5,010 5,0 10 дв5 О 10 б 1,01 О 1 1,0 101. 1,0 10" 200 , 240 240 220 200 240 240 240 220 240 240 180 60.180 180 180 60 120 200 180 ,180 180 260 30 280 20 280 20 26030 280 20 280 20 280 20 260 30 260 30 320 20 350 20 276 280 275 300 305 295 280 305 205 245 255 0,6 4,610" 1, 1 5 .10, О,6 -5.10." 0,2 4,2 16 ц 0,5 4,110 н 0,30,6 4, 1 0,6 4,110"ц 0,7 4,0.104 0,3 . 8" 10 0.,1 110 ф 34 37 37 33 34 33 34 34 34 48 55