Главное меню

Методы формирования р - n-переходов

В основе работы большинства полупроводниковых приборов и активных элементов интегральных микросхем лежит использование свойств р - n-перехода.Однако р - n-переход не может быть создан путем простого соприкосновения двух полупроводниковых кристаллов с разными типами электропроводности , так как при этом между кристаллами всегда будет существовать некоторый промежуточный слой. Обычно р - n-переходы создают с помощью специальных технологических приемов.

По технологии изготовления р - n-переходы могут быть разделены на сплавные и диффузионные.

Для изготовления сплавного перехода пластину кремния (Si), например, n - типа тщательно шлифуют до необходимой толщины, затем на ее поверхности укрепляют небольшую таблетку элемента III группы (обычно это - бор (В); галлий (Gа) , индий (In)) и помещают в печь, где она нагревается до температуры ниже точки плавления полупроводника, но выше точки плавления примеси. В результате происходит вплавление в полупроводниковый кристалл примеси и формирование р - n-перехода.

Для изготовления диффузионного р - n-перехода используют планарно-эпитаксиальную технологию

.

рис. 1 последовательность планарной технологии ИМС.

Подложки в виде тонких 100 мкм) круглых пластин нарезаются из монокристаллического кремниевого цилиндра, выращенного путем постепенного вытягивания затравки из расплавленного чистого поликристаллического кремния (может использоваться также - германий (Gе). Для получения соответствующей проводимости полупроводниковой подложки в расплав кремния при выращивании монокристалла могут быть добавлены примеси n- или р - типа. Пластины шлифуются и полируются до получения оптической чистоты поверхности. С одного края пластины делают сегментированный срез, служащий в дальнейшем в качестве базы для точной установки ориентации.

На полученных таким образом подложках наращивают эпитаксиальный слой толщиной порядка 10 мкм путем осаждения из газовой среды при высокой температуре кремния, образующегося при восстановлении водородом четыреххлористого кремния. При этом кристаллическая решетка выращенного слоя является точным продолжением кристаллической решетки подложки. Добавка в основную смесь газов соответствующих примесей определяет проводимость получаемого эпитаксиального слоя.

Окисляя затем пластину при температуре 900 - 12000С в атмосфере кислорода или водяного пара, на поверхности эпитаксиального слоя формируют тонкую изолирующую пленку SiО2.

Формирование в кремниевой пластине отдельных участков различной проводимости производят с помощью диффузии примесей через окна, образованные в пленке двуокиси кремния. Для образования таких окон, как правило, применяются методы фотолитографии, включающие в себя нанесение на поверхность кристалла тонкого слоя фоточувствительного полимера - фоторезиста. На фоторезист затем проектируется нужный рисунок-конфигурация, и полученные таким образом изображения проявляются. В результате одни участки фоторезиста полимеризуются и прочно сцепляются с основанием, другие - неполимеризованные - удаляются. Через окна производится травление пленки окисла.

В результате последовательного проведения нескольких циклов окисления, фотолитографии и диффузии в эпитаксиальном слое образуются участки, эквивалентные по своим свойствам резисторам, диодам и транзисторам.

Планарно-эпитаксиальная технология получила наибольшее распространение в производстве интегральных микросхем.

Для изготовления полупроводниковых приборов с заданными электрическими характеристиками необходимо очень точно выдержать размеры областей кристалла с разными типами электропроводности. В сплавном переходе конфигурация отдельных областей сильно зависит от точности поддержания температуры, толщины полупроводниковой пластины, времени вплавления и количества примесей. Ничтожные отклонения любого показателя от номинального значения приводит к большому разбросу номинального значения электрических параметров полупроводниковых приборов. Диффузионный процесс более медленный и лучше управляемый, поэтому с помощью диффузии удается выдержать размеры различных областей наиболее точно.

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Расчет антенны со смещенным рефлектором
Зеркальные антенны - наиболее распространенный тип остронаправленных СВЧ антенн в радиолокации, космической радиосвязи и радиоастрономии. В процессе проектирования необходимо определить размеры зеркала, распределение поля в раскрыве антен ...

Copyright © www.techproof.ru