Технологические основы електроники / ргр / TOE-RGR-2014
.pdf
21
Рис 2.22. Структура з базовою ізолюючою дифузією
Рис 2.23. Cтруктура n-p-n- транзистора з піднятими контактами
Рис 2.24. Cтруктура n-p-n- транзистора з ізопланарною ізоляцією
Рис 2.25. Метод локальної епітаксії
22
Рис 2.26. Фрагмент КМДН-структури із MoSi2 та дворівневою розводкою із полікремнію та алюмінію
Рис 2.27. Фрагмент n-канальної МОН-структури з дворівневит полікристалічним кремнієм
Рис 2.28. Фрагмент структури p-n-p-транзистора з епітаксіальною базою
Рис 2.29 Фрагмент структури p-n-p-транзистора з епітаксіальною базою та полікремнієвим емітерним контактом
23
Рис 2.30. Фрагмент незавершеної структури біполярного p-n-p- транзистора
Рис 2.31. Біполярний транзистор з одним рівнем полікремнію
Рис 2.32. Дворівнева струмопровідна система, одержана методом електролітичного анодування алюмініюз маскуванням шаром з фосфоросілікатного склаФрагмент структури p-n-p-транзистора з епітаксіальною базою
Рис 2.33 Фрагмент структури p-n-p транзистора, виготовленого методом подвійної дифузії
24
Завдання 3. Зобразити графічно залежність концентрації різних легуючих елементів з глибиною при дифузії їх у кремній протягом 1 години при початковій концентрації N0=5 1016 см–3 , якщо дифузія відбувається при температурі Т, зазначеній в таблиці 2.
Параметри дифузії домішок у кремній:
Таблиця 1
Елемент |
|
D0 , см2/с |
Ea, еВ |
В |
25 |
3,51 |
|
Р |
10,5 |
3,69 |
|
As |
60 |
4,2 |
|
Al |
8 |
3,47 |
|
Ga |
60 |
3,89 |
|
Sb |
12,9 |
3,98 |
|
|
|
|
|
Таблиця 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Номер варіанта |
|
Елемент |
Т, К |
1 |
|
2 |
3 |
1 |
|
В |
|
2 |
|
Р |
|
3 |
|
As |
|
4 |
|
Al |
950 |
5 |
|
Ga |
|
6 |
|
Sb |
|
7 |
|
В |
|
8 |
|
Р |
|
9 |
|
As |
975 |
10 |
|
Al |
|
11 |
|
Ga |
|
12 |
|
Sb |
|
25
Продовження таблиці 2
1 |
2 |
3 |
13 |
В |
|
14 |
Р |
|
15 |
As |
1000 |
16 |
Al |
|
17 |
Ga |
|
18 |
Sb |
|
19 |
В |
|
20 |
Р |
|
21 |
As |
1030 |
22 |
Al |
|
23 |
Ga |
|
24 |
Sb |
|
25 |
В |
|
26 |
Р |
|
27 |
As |
1050 |
28 |
Al |
|
29 |
Ga |
|
30 |
Sb |
|
31 |
В |
|
32 |
Р |
|
33 |
As |
1075 |
34 |
Al |
|
35 |
Ga |
|
36 |
Sb |
|
37 |
В |
|
38 |
Р |
|
39 |
As |
1100 |
40 |
Al |
|
41 |
Ga |
|
42 |
Sb |
|
|
|
|
26
43 |
В |
1125 |
|
44 |
Р |
|
|
45 |
As |
|
|
46 |
Al |
|
|
47 |
Ga |
|
|
48 |
Sb |
|
|
49 |
В |
1150 |
|
50 |
Р |
|
|
51 |
As |
|
|
52 |
Al |
|
|
53 |
Ga |
|
|
54 |
Sb |
|
|
55 |
В |
1175 |
|
56 |
Р |
|
|
57 |
As |
|
|
58 |
Al |
|
|
59 |
Ga |
|
|
60 |
Sb |
|
|
61 |
В |
1200 |
|
62 |
Р |
|
|
63 |
As |
|
|
64 |
Al |
|
|
65 |
Ga |
|
|
66 |
Sb |
|
|
67 |
В |
|
|
68 |
Р |
1230 |
|
69 |
As |
||
|
|||
70 |
Al |
|
|
71 |
Ga |
|
|
72 |
Sb |
|
27
73 |
В |
1250 |
74 |
Р |
|
75 |
As |
|
76 |
Al |
|
77 |
Ga |
|
78 |
Sb |
|
79 |
В |
1300 |
80 |
Р |
|
3.2 Контрольні завдання
Ном. |
Завдання |
Ном.вар |
|
Завдання |
вар. |
|
|
|
|
1 |
1.1; 2.1;3.1 |
41 |
1.10; 2.10; 3.41 |
|
|
|
|
|
|
2 |
1.2; 2.2;3.2 |
42 |
1.11; 2.11; 3.42 |
|
|
|
|
|
|
3 |
1.3; 2.3;3.3 |
43 |
1.12; 2.12; 3.43 |
|
4 |
1.4; 2.4;3.4 |
44 |
1.13; 2.13; 3.44 |
|
|
|
|
|
|
5 |
1.5; 2.5;3.5 |
45 |
1.14; 2.14; 3.45 |
|
|
|
|
|
|
6 |
1.6; 2.6;3.6 |
46 |
1.15; 2.15; 3.46 |
|
|
|
|
|
|
7 |
1.7; 2.7;3.7 |
47 |
1.16; 2.16; 3.47 |
|
|
|
|
|
|
8 |
1.8; 2.8;3.8 |
48 |
1.17; 2.17; 3.48 |
|
|
|
|
|
|
9 |
1.9; 2.9;3.9 |
49 |
1.18; 2.18; 3.49 |
|
|
|
|
|
|
10 |
1.10; 2.10;3.10 |
50 |
1.19; 2.19; 3.50 |
|
|
|
|
|
|
11 |
1.1; 2.11;3.11 |
51 |
1.20; 2.20; 3.51 |
|
|
|
|
|
|
12 |
1.12; 2.12;3.12 |
52 |
1.21; 2.21; 3.52 |
|
|
|
|
|
|
13 |
1.13; 2.13;3.13 |
53 |
1.22; 2.22; 3.53 |
|
|
|
|
|
|
14 |
1.14; 2.14;3.14 |
54 |
1.23; 2.23; 3.54 |
|
|
|
|
|
|
15 |
1.15; 2.15;3.15 |
55 |
1.24; 2.24; 3.55 |
|
|
|
|
|
|
16 |
1.16; 2.16;3.16 |
56 |
1.25; 2.25; 3.56 |
|
|
|
|
|
|
17 |
1.17; 2.17;3.17 |
57 |
1.26; 2.26; 3.57 |
|
|
|
|
|
|
18 |
1.18; 2.18;3.18 |
58 |
1.27; |
2.27; 3.58 |
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
|
|
|
|
19 |
1.19; 2.19; 3.19 |
59 |
1.28; 2.28; 3.59 |
|
|
|
|
20 |
1.20; 2.20; 3.20 |
60 |
1.29; 2.29; 3.60 |
|
|
|
|
21 |
1.21; 2.21; 3.21 |
61 |
1.30; 2.30; 3.61 |
|
|
|
|
22 |
1.22; 2.22; 3.22 |
62 |
1.31; 2.31; 3.62 |
|
|
|
|
23 |
1.23; 2.23; 3.23 |
63 |
1.1; 2.1; 3.63 |
|
|
|
|
24 |
1.24; 2.24; 3.24 |
64 |
1.2; 2.2; 3.64 |
|
|
|
|
25 |
1.25; 2.25; 3.25 |
65 |
1.3; 2.3; 3.65; |
|
|
|
|
26 |
1.26; 2.26; 3.26 |
66 |
1.4; 2.4; 3.66 |
|
|
|
|
27 |
1.27; 2.27; 3.27 |
67 |
1.5; 2.5; 3.67 |
|
|
|
|
28 |
1.28; 2.28; 3.28 |
68 |
1.6; 2.6;3.68 |
|
|
|
|
29 |
1.29; 2.29; 3.29 |
69 |
1.7; 2.7; 3.69 |
|
|
|
|
30 |
1.30; 2.30; 3.30 |
70 |
1.8; 2.8; 3.70 |
|
|
|
|
31 |
1.31; 2.31; 3.31 |
71 |
1.9; 2.9; 3.71 |
|
|
|
|
32 |
1.1; 2.1; 3.32 |
72 |
1.10; 2.10; 3.72 |
|
|
|
|
33 |
1.2; 2.2; 3.33 |
73 |
1.11; 2.11; 3.73 |
|
|
|
|
34 |
1.3; 2.3; 3.34 |
74 |
1.12; 2.12; 3.74 |
|
|
|
|
35 |
1.4; 2.4; 3.35 |
75 |
1.13; 2.13; 3.75 |
|
|
|
|
36 |
1.5; 2.5; 3.36 |
76 |
1.14; 2.14; 3.76 |
|
|
|
|
37 |
1.6; 2.6; 3.37 |
77 |
1.15; 2.15; 3.77 |
|
|
|
|
38 |
1.7;2.7; 3.38 |
78 |
1.16; 2.16; 3.78 |
|
|
|
|
39 |
1.8;2.8; 3.39 |
79 |
1.17; 2.17; 3.79 |
|
|
|
|
40 |
1.9; 2.9; 3.40 |
80 |
1.18; 2.18; 3.80 |
|
|
|
|
29
3.3 Приклади відповідей на запитання
1.Зобразити та описати послідовність формування дифузійнопланарної структури напівпровідникових мікросхем на прикладі транзистора.
Відповідь:
Як вхідна заготовка використовується монокристалічна пластина кремнію, рівномірно легована акцепторними домішками (має провідність р-типу). Послідовність формування структури наведена на рисунку 1.
На першому етапі на пластину наноситься шар оксиду кремнію SiO2 (рис.1 а). У цьому шарі шляхом літографії вибірково витравлюють ділянки прямокутної форми (рис 1 б) та через утворені вікна шляхом термічної дифузії вводяться атоми домішки донора. Після цього проводиться термічне окиснення (рис 1 в.). У результаті на поверхні монокристала знову утворюється суцільний шар SiO2. Таким чином, одночасно створюються колекторні області всіх транзисторів . Вторинним повторним травленням вікон менших розмірів у шарі оксиду та подальшою дифузією акцепторної домішки формуються базові області транзисторів з провідністю р-типу (рис.1 г, д). Далі в результаті наступних циклів: літографії, дифузії та окиснення виготовляються області емітерів, а також високолеговані ділянки з провідністю n+- типу для створення низькоомних контактів (рис 1 є, ж). Для створення міжелементного зв’язку у шарі оксиду відкриваються методом фотолітографії вікна (рис.1 з) і пластина покривається суцільною металевою плівкою, як правило, з алюмінію (рис.1 і), при цьому у місцях, вільних від оксиду, утворюються контакти з відповідними областями кремнію. Завершальний цикл літографії по плівці алюмінію дозволяє створити систему з’єднань та периферійні контактні майданчики в кристалах (рис.1 к) .
30
Рисунок1 - Послідовність формування дифузійно-планарної структури