Метод эпитаксиального наращивания
В последние годы полупроводниковая технология широко использует эпитаксиальное наращивание – создание на монокристаллической подложке слоя полупроводника, сохраняющего структуру подложки. Полупроводниковые эпитаксиальные пленки могут быть получены различными способами: термическим испарением в вакууме, осаждением из парообразной фазы, распылением в газовом промежутке. Изменяя тип примеси и условия выращивания можно в широких пределах изменять электрические свойства эпитаксиальной пленки. Наиболее распространенным способом эпитаксиального наращивания кремния является термическое восстановление его из тетрахлорида SiCl4. При этом смесь тетрахлорида кремния с водородом-носителем пропускается над нагретой до 1200°С пластиной кремния. В результате химической реакции освобождаетсяHCl, пары которой удаляются из зоны реакции, а на пластину осаждается элементарный кремний, атомы которого ориентируются в соответствии с осями ее кристаллической решетки, образуя новый слой монокристалла. Если в газовую смесь ввести галоидные соединения бора или фосфора, то можно получить эпитаксиальный слой кремния не собственной, а соответственно дырочной или электронной электропроводности. С помощью эпитаксиального наращивания удобно получать однородные и тонкие (порядка нескольких микрометров) слои полупроводника любого типа электропроводности и любого удельного сопротивления на более толстой пластине полупроводника тоже с любым типом электропроводности и любым удельным сопротивлением (nнаp,nнаn+,n+наnи другие, как это показано на рис. 3). Следует отметить, что процесс эпитаксии при изготовлении полупроводниковых элементов может заменить процесс диффузии.
Рис. 3. Примеры эпитаксиально наращенных слоев
Переход, образованный эпитаксиальным наращиванием, называется эпитаксиальным. Из-за трудности получения резкой границы между эпитаксиальным слоем и подложкой эпитаксиальные p-n-переходы пока широко не применяются. Однако большое распространение получило эпитаксиальное наращивание тонких слоев с заданным удельным сопротивлением на толстую исходную подложку.
Метод ионного легирования
Ионное легирование сводится к бомбардировке в вакууме нагретой полупроводниковой пластины ионами примеси, ускоренными до определенной скорости. Ионы, внедрившиеся в полупроводниковую пластину, играют роль донорных или акцепторных примесей. Это позволяет, не прибегая к процессу диффузии, получать зоны, имеющие определенный тип электропроводности. Такую технологию называют ионной.
В настоящее время в производстве полупроводниковых приборов используют ионную имплантацию – легирование примесями одного из изотопов бора. При этом для маскирования используют или тонкий слой алюминия, или толстый слой диоксида кремния.
Метод вакуумного напыления
Вакуумное напыление заключается в следующем. Напыляемый металл нагревают в вакууме до температуры испарения. Затем его осаждают на покрываемую поверхность, имеющую сравнительную низкую температуру. Для получения требуемого «рисунка» напыление производят через металлические маски, имеющие соответствующие прорези.