Добавил:

MalikovB Адепт твердотельной электроники, последователь учений Михайлова Н.И. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"

Предмет:

Физико-химические основы технологии материалов электронной техники

Файл:

Презентации / ФХОТ Все Презентации

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.06.2024

Размер:

18.7 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2829 / 3929 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 > Следующая >>>

эфф

(T ) t

+ D

) t

диф

где D1(T1), D2(T2), - значения коэффициента диффузии для акцепторов или доноров при температурах нагрева T1, T2, , а t1, t2, - продолжительность циклов нагрева.

п/п n-типа имеет однородную концентрацию ND0 исходной донорной примеси.

Диффузию примесей проводят в 2 этапа

1.вводятся акцепторыD1(T1) DА(TА), t1 tА - «акцепторный» цикл

2.вводятся доноры D2(T2) DD(TD), t2 t D «донорный» цикл

с(x, t) = сs

erfc

2 Dt

erfc

x p−n

= N

erfc

x p−n

+ D

) t

где NDs и NAs - значения концентрации доноров и акцепторов на поверхности при x = 0, DA(TD) - коэффициент диффузии акцепторов при температуре T2 TD для второго («донорного») цикла легирования длительностью t2 t D .

xp–n = 2 z0 LD

L	=	D	D	( T	) t	D
D			D	D		D

		N	As	− N	D0		N	As
erfz0	= 1−					+			erf Rz0
			NDs				NDs

R =

( T

) t

+ D

( T

) t

комбинированная диффузия примесей при определенных параметрах процесса

легирования позволяет создавать транзисторные структуры типа n−p−n или p−n−p.

5.9. Маскирующие свойства слоев двуокиси кремния

Функция диэлектрических слоев

активная		пассивная

подзатворный диэлектрик в МДПприборах, изолятор элементов ИМС.

В кремниевой технологии для этой цели используют аморфные пленки SiO2 и Si3N4 .

защитные покрытия для электрической стабилизации, пассивации и защиты поверхности приборов от внешних атмосферных воздействий (Н2, Н2О).

- пленки SiO2, Si3N4 и Al2O3,	-
легкоплавкие силикатные или
халькогенидные стекла,

-кремнийорганические полимерные

пленки,

-влагостойкие лаки и компаунды.

Для технологических применений д/э пленки интересны как маскирующие покрытия, локально защищающие поверхность п/п от технологических воздействий

Из п/п, используемых в электронике, только Si имеет химически стабильный и структурно плотный собственный окисел SiO2.

Под маскирующей функцией SiO2 понимается ее способность предотвращать диффузионное проникновение примесей сквозь нее при проведении высокотемпературных локальных процессов (локальное диффузионное легирование кремния через окна, вскрытые в поверхностном слое SiO2)

SiO2
n-Si	n-Si

бор

p-Si

n-Si

Рассмотрим маскирующую функцию диэлектрических слоев на примере пары

Si−SiO2

Рассмотрим диффузию легирующей примеси (фосфора или бора) в Si через слой SiO2 толщиною х0 с образованием p−n-перехода в точке 1 на расстоянии хp−n от границы раздела SiO2−Si

			c (x,t)
газ	SiO	2	c	Si
		2	s2

с
s0			с		(x,t)
		c	с	2	(x,t)
		c		2
		s1				c
					1	c
с	1	(x,t)				20
с		(x,t)

−х0		0	x			x
					p−n

вводимая примесь с искомой концентрацией c1 (x, t) противоположна по типу

исходной примеси с заданной концентрацией с2 0 = const

Пусть легирование производится из газовой фазы, содержащей легирующую примесь с парциальным давлением р0 (модель постоянного источника), что обеспечивает неизменную поверхностную концентрацию примеси в SiO2, равную cs0 = s (T ) p0

с		(x,t)		2с	(x,t)
1, 2			= D	1, 2
			= D
	t		1, 2	x
					2

D 1,2 — коэффициенты диффузии примеси в SiO2 и Si , соответственно

	с	(x, t)		= 0	при − x		x 0
а	с	(x, t)		= 0	при − x	0	x 0
	1		t = 0			0
			t = 0

	c	(x, t)		= c
а	c	(x, t)		= c
а	1		x = −x		s0
	1		x = −x		s0
			0

(а) — постоянство поверхностной концентрации на границе с питающей газовой фазой,

	D1	c1(x, t)		= D2	c2 (x, t)
в		c1(x, t)			c2 (x, t)
в		x	x = 0		x	x = 0

(в) — непрерывность потока из-за отсутствия накопления примеси на границе SiO2−Si ,

с	2	(x, t)		= 0	при	0 x
с		(x, t)	t = 0	= 0	при	0 x	б

c		(x, t)		→ 0
c	2	(x, t)	x →	→ 0	б
	2				б

(б) — отсутствие рассматриваемой примеси в Si при бесконечном удалении от границы ,

c1 (x, t)		= K c2 (x, t)
c1 (x, t)	x =0	= K c2 (x, t)	x =0	г
	x =0		x =0

(г) — перераспределение примеси между материалами SiO2 и Si из-за различия ее растворимости

Для области, занятой кремнием, решение имеет вид:

			2			x	0			x
с		(x, t) с	2	erfc		x		+		x

	2
	2	s0	K + R		2	D t			2	D	t
			K + R		2	D t			2	D	t
							1			2

R (T ) =	D	2	(T ) / D	(T )
		2	1

при 0 х xmax 1

	D	Si	/ D	SiO 2
		Si		SiO 2

температурно-зависимый параметр

Приблизительное равенство в выражении связано с тем, что область применимости этого выражения не распространяется на бесконечно большие расстояния x, а ограничена максимальным значением:

xmax = х0 R х0 (DSi/DSiO2)1/2

обычно , то R 1, что обеспечивает достаточно большие, но практически приемлемые значения xmax х0 .

				c (x,t)
газ	SiO		2	c	s2	Si
			2		s2
						t = const
с
	s0				с	(x,t)
			c		с	(x,t)
			c	s1	2
				s1			c
						1	c
	с	(x,t)					20
	1
	−х0			0	x		x
						p−n

Условие образования p−n-перехода

c2(xp−n, t) = с20 1

2сs0			x0			x p−n
2сs0	erfc		x0	+		x p−n		= c
K + R		2	D t		2	D	t	20
K + R		2	D t		2	D	t
			1			2

трансцендентное уравнение для нахождения глубины xp−n залегания p−n-

перехода (точка 1)

Выражение (1) позволяет записать поверхностные значения cs1

и cs2

cs2 = c2(0, t)

cs1 = K cs2 = K c2(0, t)

сs1 = сs0

erfc

сs2

= сs0

erfc

K + R

2 D t

2 D1t

c (x,t)

газ

SiO

t = const

с (x,t)

−х

p−n

функция erfc z уменьшается с ростом х0, что понижает поверхностные значения

cs1

и cs2. Следовательно, кривая c2(x, t) на опускается вниз, а точка 1 смещается

влево, что приводит к уменьшению величины xp−n.

При х0 ↓возможно cs2 = с20

и xp−n = 0, т.е p−n-переход возникает на границе

раздела SiO2−Si . Такая толщина слоя SiO2 - маскирующая толщина -

маск

c (x,t)

газ

SiO

t = const

маск

с (x,t)

erfc

(K + R)

D t

2с

с (x,t)

−xмаск

Эффективность маскирования считается тем выше, чем меньше величина

маск

это достигается за счет уменьшения коэффициента диффузии D и увеличения коэффициента распределения примеси K и параметра R.

Для повышения маскирующих свойств надо стремиться подбирать такие пары

диэлектрик−полупроводник, в которых для диэлектрика коэффициент

диффузии D 1 примеси был бы много меньше, а ее растворимость с1 — много больше по сравнению с аналогичными величинами D 2 и с2 для п/п.

<<< < Предыдущая 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2829 / 3929 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 > Следующая >>>