Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Дифузанти.

Дифузанти бувають газоподібні, рідкі, тверді. Акцепторні домішки: бор, галлій, індій (B, Ga, In) - p-типу. Донорні домішки: фосфор, миш`як, сурма (P, As, Sb) - n-типу.

Найбільш розповсюдженим джерелом P з твердого дифузанту є P2O5 (пентаоксид фосфору). Між Si і P2O5 відбувається хімічна реакція:

P2O5+Si=SiO2+P, що утворить склоподібне покриття пластина, з якої відбувається дифузія. "Загонка домішки" - 1-й етап (=30 - 40 хвил) 2 - 3 мкм, 2-й етап - "розгін" - перерозподіл домішки (t=800 - 10000 С, супроводжується вирощуванням SiO2). Приблизно 1.5 години. Рідке джерело P є POCl3 (оксихлорид фосфору) - Механізм дифузії аналогічний,тобто рідкі джерела реагують з О2, відтворюючи P2O5 (POCl3+O2=P2O5+Cl2). Газоподібним джерелом Р є фосфін PH3. PH3+O2=P2O5+H2O P2O5 - на поверхні Si при "загонці". Джерела Бора (В): твердий - В2О3 - борний ангідрид, рідкий - ВВr3 - трьохбромистий бор, BBr3+O2=B2O3+Br3 B2O3+Si=SiO2+B. Газоподібний - BCl3. Або: діборан B2H6: B2H6+O2=B2O3+H2O. Глибина дифузії - 4 мкм.. 100 мкм. Недоліки: висока температура процесу призводить до перерозподіл домішки в областях ,що сформувалися раніше і зміщенню p-n-переходів, що ускладнює відтворювання окремих елементів.

12.5 Елементи напівпровідникових ІМС.

Дифузійні транзистори ІМС діляться на планарні, планарно-епитаксиальні і мезатранзистори. Планарний транзистор (plane - площина) - відрізняється тим, що всі шари, що відповідають емітеру, базі і колектору, виходять на одну поверхню.

Послідовність виготовлення планарного NPN транзистора.

 Оксидування поверхні заготівлі (Si p-типу).

 Фотолітографія (розкриття вікон в оксиді).

 Дифузія домішок n-типу і повторне оксидування.

 Фотолітографія.

 Дифузія домішок p-типу і повторне оксидування.

 Фотолітографія.

 Дифузія домішок n-типу і повторне оксидування.

 Фотолітографія і формування виводів - напиленням плівки алюмінію (Al має добру адгезію з Si і SiO2). Після металізації (0.1 - 1 мкм) видаляється зайвий метал (травленням) і одержується необхідна форма контактних площадок. (Застосовується і напилення через маску).

Недолік - Iк переборює довгу дільницю дна колекторної області (під дном бази), що має малі поперечні розміри. В дифузійному колекторі концентрація домішок розподілена нерівномірно: вона max на поверхні і min на дні колектора. Тому шар колектора під базою має високий опір, що збільшує напругу насичення і час переключення транзистора.

12.6 Епітаксія.

Епітаксія - це процес осадження атомарного Si на монокристалічну Si пластину, при якому одержують плівку, що є продовженням структури пластини. Практичне значення має випадок, коли легована епітаксіальна плівка вирощується на легованій пластині. При застосуванні в пластині і в плівці що вирощується на межі їхнього розділу утвориться p-n-перехід. На відзнаку від дифузії, при якій p-n-перехід утвориться в результаті перекомпенсації впливу вхідної домішки і утворення області з більш високою концентрацією домішки, епітаксія дасть можливість одержувати шари в широкому діапазоні питомих опорів, не що залежать від опору вхідної пластини.

Відомі три групи процесів епітаксії:

 1. Автоепітаксія - це процес орієнтованого наростання кристалічної речовини, однотипної по структурі з підложкою, що відрізняється від неї тільки вмістом легованих домішок (Si на Si).

 2. Гетероепітаксія - це процес що орієнтованого наростання речовини, що відрізняється по складу від речовини підложки, що відбувається при їхній кристалохімічній взаємодії (наприклад, на сапфірі).

 3. Хемоепітаксія - це процес орієнтованого наростання речовини, в результаті якого утворення нової фази відбувається при хімічній взаємодії речовини підложки з речовиною, що надходить з зовнішньої середи. Отриманий хемоепітаскіальний шар відрізняється по складу як від речовини підложки, так і від речовини, що надходить на її поверхню.

Існує три основні технологічні способи епітаксії:

 1. Молекулярно-променева епітаксія з молекулярних пучків в вакуумі.

 2. Газофазна епітаксія за допомогою хімічної взаємодії речовини в газовій або парогазовій суміші, що називається газовою або хімічною епітаксією.

 3. Рідкофазна епітаксія в рідкій фазі шляхом рекристалізації з розплаву або розчину-розплаву.

 1. Епітаксія з молекулярних пучків в вакуумі є процесом прямого переносу речовини. Речовина-джерело в високому вакуумі під впливом електронного пучка або за допомогою розігріву випаровується, створюючи потік молекулярних часток, що досягають підложки без проміжних взаємодій.

 2. При кристалізації з газової фази за допомогою хімічної взаємодії атоми напівпровідника переносяться в склад хімічного сполучення, що дисоціює на підложці, визволяючи атоми напівпровідника або його молекули.

 3. Рідкофазна епітаксія полягає в нарощуванні монокристалічного шару напівпровідника з розплаву або розчину-розплаву, насиченого напівпровідниковим матеріалом. Напівпровідник епітаксіально кристалізується на поверхні підложки, що вантажиться в розплав, при його охолодженні. Як розчинник використовують будь-який метал, що володіє необмеженою розчинністю з напівпровідником в рідкому стані, наприклад, Ga, GaAs, GaP.

Серед найбільш розповсюджених засобів нарощування епітаксіальних шарів Ge і Si основними є відновлення і піролітичний розклад.

При відновленні застосовують тетрахлорид Si (SiCl) або тетрабромід Si (SiBr4).

SiCl4+H2=Si (осадок)+HCl при t=1200 C

SiBr4 + H2 = Si(осадок) + HBr при t = 1050 C

Для піролітичного розкладу застосовують силан SiH4:

SiH4 = Si(осадок) + H2 при t = 1000 C

Процес епітаксіального нарощування при хлоридному засобі складається з наступних операцій:

 1. Завантаження пластин в реактор.

 2. Продувка реактора інертним газом (N2 видаляє повітря).

 3. Нагрівання пластини до 1200 С і подача Н2 і НСl з метою очищення пластин (Н2 видаляє оксидні плівки, HCl - травлення верхнього шару).

 4. Подача SiCl4 для осадження і легирування епітаксіальних шарів.

 5. Припинення подачі SiCl4, продувка воднем.

 6. Виключення нагрівання, продувка воднем і інертним газом.

 7. Розвантаження реактора.

Найбільше розповсюдження отримав хлоридний спосіб епітаксії. Достоїнства - простота і доступність вхідних матеріалів.

SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl при t = 1200 С

Іноді використовують трихлорсилан :

SiHCl3 + H2 = Si + 3HCl

Товщина епітаксіальної плівки - 1 - 25 мкм.

Інший варіант - епітаксіально-планарна структура з прихованим шаром. Тут епітаксіальний колектор легують помірно, а малий опір колектора забезпечують паралельно включеним шаром (n+), що має високу концентрацію домішки.

 а) Вхідна пластина.

Розкриття вікон під дифузію прихованого шару.
Дифузія n+-домішки.
Травлення оксиду.
Епітаксіальне нарощування n-шару.

 б) Оксидування пластини

Фотолітографія.
Розділова дифузія р-домішки на всю глибину епітаксіального шару і повторне оксидування.

 в) Фотолітографія.

Дифузія домішок p-типу і повторне оксидування.

 г) Фотолітографія.

Дифузія домішок n+-типу і повторне оксидування.

 д) Фотолітографія і формування виводів - напиленням плівки алюмінію (Al має добру адгезію з Si і SiO2).

Після металізації (0.1 - 1 мкм) видаляється зайвий метал (травленням) і одержується необхідна форма контактних площадок. (Застосовується і напилення через маску).

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Іонне розпилення.	\|	Ізопланарна структура.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.