• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Впровадження домішки у напівпровідники шляхом іонної імплантації

Практичні способи проведення дифузії

Дифузійне введення домішок в напівпровідник вперше було використане для створення p – n переходів. Цей спосіб використовується і зараз. Розроблено багато різних способів проведення дифузії. Найбільш широке застосування в планарній технології знайшов спосіб дифузії домішок в кремній в потоці газу – носія ( спосіб відкритої труби ).

Як джерело дифузантів можуть використовуватися рідкі або газоподібні речовини. Схема установки показана на рисунку 2.

Рисунок 2 - Схема установки дифузії в потоці газу – носія для рідких ( а ) і газоподібних ( б ) джерел домішки:

1 – трубчата піч; 2 – кварцева труба; 3 – підкладки; 4 – посудина з рідким джерелом домішки.

Для випаровування рідкого джерела домішки достатньо підтримувати його температуру в інтервалі 20 – 40 ºС. Найбільш широке застосування знайшли галогеніди бору і фосфору. Наприклад, трихлористий фосфор оксохлорид фосфору і трибромистий бор .

В кварцеву трубу направляються три потоки газу: основний потік азоту зі швидкістю слабкий потік такого ж газу, який попередньо проходить через рідкий дифузант і слабий потік кисню . При використанні рідких джерел наявність кисню в складі газу – носія має принципове значення, бо приводить до одержання оксидів домішки.

Так, для в зоні дифузії проходять такі хімічні реакції:

.

При взаємодії тонкої плівки з утворюється сполука типу

( боросилікатне скло ).

На поверхні при реакції

проходить виділення дифундуючого в елементарного бору.

Аналогічні реакції проходять для сполук і , які використовують для дифузії фосфору в кремній:

При використанні газоподібних джерел застосовують, як правило, гідриди домішок, наприклад: фосфін , діборан , арсин .

В атмосфері реакційної камери відбувається розкладання фосфіну при температурі вище 440 ºC і утворення оксиду фосфору:

На поверхні кремнію проходять реакції

Позитивною особливістю такої дифузії є можливість досить просто регулювати поверхневу концентрацію в широких границях, змінюючи склад гідридів в інертному газі.

Недолік методу полягає в токсичності газоподібних джерел.

Метод іонного впровадження заключається в тому, що на поверхню напівпровідникової підкладки визначеної орієнтації подається пучок прискорених іонів домішки. При цьому використовують спеціальні гармати, в яких атоми домішки іонізуються і прискорюються в електричному полі до високих енергій. Іони проникають в глибину пластини.

Розглянемо якісну картину імплаптації. Прискорені іони зіштовхуються з електронами та атомами напівпровідника і гальмуються. Згідно теоретичної моделі процесу іонний пучок, який падає на поверхню кристалу розкладається, на два: безладний та каналувальний.

Безладний ( невпорядкований ) пучок має частинки, які ударяються об поверхню кристала поблизу регулярних атомів кристалічної гратки, на відстані, яка менша деякої критичної. Взаємодіючи з цими атомами, іони сильно розсіюються. Тому для безладного пучка кристал являється немов би аморфним тілом.

Каналувальний пучок складається з частинок, які не мають зіштовхувань з поверхневими атомами, можуть далі рухатися по міжвузловому простору кристалічної гратки, вздовж атомних площин, немов би по каналам.

Як тільки іон попадає в канал, то на нього починають діяти потенційні сили атомних рядів і направляти його в центр каналу. Завдяки цьому іон досить глибоко проникає в підкладку. Це призводить до появи «хвостів» концентрації атомів домішки і «хвостів» концентрації вільних носіїв заряду.

Зменшити вплив цього ефекту можна при зміні кута нахилу пучка іонів щодо підкладки. При цьому кут повинен бути меншим . Зменшити цей вплив можна також за допомогою покриття аморфними шарами і .

При відсутності ефекту каналування розсіювання іонів носить випадковий характер і розподіл їх пробігу описується функцією Гауса. Розподіл концентрації домішки дається виразом

, де

доза опромінювання, рівна кількості іонів що бомбардують одиницю поверхні за час впровадження;

середня проекція пробігу;

середнє квадратичне відхилення пробігу.

Проникнення домішки в підкладку показано на рис. 1.

Рисунок 1 - Глибина проникнення домішки в підкладку.

- середня проекція пробігу; R- середнє квадратичне відхилення проекції пробігу.

Спрощена схема установки для іонного бомбардування показана на рис. 2.

Рисунок 2 - Установка для іонного бомбардування

Такі установки забезпечують глибину залягання р - n переходів до 0,2 - 0,4 мкм.

Для отримання іонів бору використовуються галогени бору чи , які у вигляді пари потрапляють в джерело через натікачі. Для отримання іонів фосфору використовують червоний порошкоподібний чи кристалічний фосфор, а також РН і PF і інші.

Для локального введення домішки в напівпровідникову пластину застосовують контактне або проекційне маскування.

Переваги методу іонного легування такі:

- забезпечується відтворення точної дози суміші при бомбардуванні;

- досягається висока точність контролю глибини залягання p-n- переходу ( до 0.02 мкм );

- змешується тривалість проведення процесу до кількох хвилин при груповому завантаженні установки;

- існує можливість створювати будь-які профілі розподілу домішки ;

- легко формуються приховані леговані шари;

- забезпечується суміщення процесу в одній технологічній установці з іонно-плазмовим осадженням, іонним травленням та іншими операціями.

Серед недоліків і обмежень методу іонного легування слід виділити такі:

- складність відтворення глибоких легованих ділянок;

- складність керування іонно-променевими установками;

- зниження якості обробки пластин великих діаметрів через розфокусування відхиленого променя.

Читайте також:

1. X Впровадження Зростання Зрілість Спад Час
2. Арешт коштів на рахунку платника податків здійснюється виключно на підставі рішення суду, шляхом звернення органу державної податкової служби до суду.
3. Б.) Напівпровідники.
4. Бюджетне фінансування наукових досліджень здійснюється шляхом базового та програмно-цільового фінансування.
5. Важливе місце при цьому приділялося так званій «сімейній дипломатії», тобто укладенню вигідних союзів і угод шляхом династич­них шлюбів.
6. Вилучення строкових вкладів відбувається шляхом переказу грошей на поточний (картковий) рахунок або готівкою із каси банку.
7. Вирішення проблеми не міститься в існуючому знанні та не може бути отримане шляхом перетворення наявної наукової інформації.
8. Вирішення проблеми не міститься в існуючому знанні та не може бути отримане шляхом перетворення наявної наукової інформації.
9. Виявлення та розкриття легалізації (відмивання) доходів, одержаних злочинним шляхом
10. Від науково-технічного дослідження до його впровадження в масове виробництво складний та ризикований шлях, реалізацією якого займається венчурний бізнес.
11. Відносні величини, які розраховуються шляхом співвідношення різнойменних показників – це є відносна величина інтенсивності.

Переглядів: 1532