Вопрос 17. Основные операции планарно-эпитаксиальной технологии. Эпитаксия
Эпитаксия – это наращивание слоев вещества воспроизведением кристаллографических структур подложки
Термин "эпитаксия" применяют к процессам выращивания тонких монокристаллических слоев на монокристаллических подложках. Материал подложки в этом процессе выполняет роль затравочного кристалла.
Данная операция сопровождается температурой 1000…1200о С в зависимости от метода.
Эпитаксиальный слой – слой выращенный на поверхности подложки с той же кристаллографической ориентацией что и подложка. Данный слой отличается от подложки высоким сопротивлением и отсутствием примесей.
Данный слой получают для формирования в нем области транзистора.
Концентрация примеси составляет примерно n = 1016 см-3 .
Виды:
1.Гетроэпитаксия
– процесс наращивания слоёв отличающихся
составом от их подложки.
2.Автоэпитаксия - процесс наращивания слоёв одинаково по структуре что и подложка.
3.Хемоэпитаксия - процесс наращивания слоёв сопровождающихся их хим. взаимодействием с подложкой.
18 Диффузия
Диффузия – это процесс переноса примесных атомов из среды, где их концентрация велика, в область с меньшей концентрацией за счет теплового хаотического движения частиц вещества.
Диффузия нужна для: внедрения примеси и создания областей в транзисторе.
Основы метода. В полупроводниках диффузия может осуществляться тремя способами. При обменном механизме происходит простой обмен местами двух атомов или кольцевой обмен с участием нескольких атомов. При вакансионном механизме диффузия осуществляется последовательных перескоков примесных атомов замещения из собственных узлов в вакантные (свободные) узлы. Дифузия при междуузельном механизме осуществляется в результате последовательных переходов примеси внедрения из одного междуузлия в другое.
Для
образования одной вакансии необходима
энергия, равная нескольким электрон
-вольтам. При комнатных температурах
количество вакансий мало, на
…
атомов
полупроводника приходится одна вакансия.
С увеличением температуры до 1000…1200
число вакансий становится сравнимо с
числом атомов полупроводника. Под
действием тепловых колебаний атомы
примеси могут занять место соседней
вакансии и таким образом передвинуться.
Вероятность перехода примеси из узла
в вакантный узел P
зависит от вероятности наличия соседних
вакансий и от вероятности преодоления
потенциального барьера при переходе
атома на место вакансии.
Вопрос 19. Ионное легирование
Введение
Легирование полупроводника примесями проводится с целью создания различных приборных структур за счет изменения его электрофизических свойств: типа электропроводности, удельного сопротивления и других характеристик.
Реализованные и потенциальные преимущества ионного легирования позволяют: осуществлять процесс с высокой производительностью; создавать практически любые профили распределения за счет ступенчатого легирования; совмещать процесс легирования с другими технологическими процессами поверхностей обработки кристалла; получать прецизионное формирование профиля полупроводниковых структур. С другой стороны, ионное легирование имеет недостатки и ограничения. Есть определенные трудности в проведении процесса легирования, связанные с нарушениями, созданными ионной бомбардировкой, и окончательным местоположением внедренных ионов. Как правило, необходимо устранить эти нарушения в виде смещенных из узлов кристаллической решетки атомов полупроводниковой мишени и в то же время сделать внедренные атомы примеси электрически активными. Обычно это достигается частичным или полным отжигом. К другим ограничениям следует отнести трудность создания и воспроизведения глубоких легированных областей, сложность обработки больших полупроводниковых пластин из-за расфокусировки при существенных отклонениях ионных пучков.
Большое число регулирующих параметров процесса ионного легирования (доза, тип, энергия ионов, температура и среда отжига и др.) позволяют в широких пределах изменять свойства легированных слоев, но наряду с этим требуют глубокого физического понимания процессов внедрения ионов, их поведения в кристаллической решетке, кинетики образования и устранения радиационных дефектов, что необходимо для высококачественного технологического моделирования в конечном итоге эффективной реализации приборных структур и схем в интегральном исполнении. [5]