БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ.
ФАКУЛЬТЕТ: ИНЖИНЕРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ
КАФЕДРА: УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Р е ф е р а т
ТЕМА: " СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ"
ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ ГРУППЫ УИТ -33
ВОСКАЕВ В.В.
ПРОВЕРИЛ: ВИШТАК О. В.
2000
СОДЕРЖАНИЕ
Вступление 2
Ядерные реакции, приводящие к образованию примесей в
полупроводниковом материале 3
Основы получения НТЛ-кремния и приборов на его базе 8
НЕЙТРОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Интенсивное развитие полупроводниковой техники в начале 70-х годов привело к необходимости создания полупроводниковых материалов со свойствами, которые нельзя было получить традиционными технологиями, такими как диффузия, легирование из расплава и др.
При переходе на интегральные схемы, мощные тиристоры-выпрямители традиционные методы уже не дают нужной однородности удельного сопротивления материала, создают генетические дефекты в кристалле, проявляющиеся при диффузии, и пр. Новые системы также требуют равномерно легированных кристаллов и пленок толщиной 1 - 20 мкм. Это стимулировало, в частности, развитие радиационных методов легирования полупроводников с помощью ядерных превращений , т.е. при облучении гамма-квантами, нейтронами или заряженными частицами. Первые два вида воздействия дают возможность легировать на большие глубины, а облучение заряженными частицами - получать однородное легирование по площади.
В последние годы широкое распространение получил метод трансмутационного легирования кремния, являющегося основным материалом в полупроводниковой электронике. Изотоп 30Si является исходной составляющей в ядерной реакции трансмутации и составляет около 3% всех изотопов кремния, а его атомы равномерно распределены в естественной смеси изотопов. При облучении кремния тепловыми нейтронами в результате ядерной реакции образуется фосфор, который является донорной примесью и ее свойства достаточно хорошо изучены. Количество образующейся легирующей примеси определяется дозой облучения в соответствии с выражением
Np=N * * Ф , (1)
где N - концентрация атомов 30Si, - сечение реакции, Ф - интегральная доза нейтронов.
Для того, чтобы получить легированный нейтронной трансмутацией (НТЛ) кремний с заданными свойствами, необходимо выполнение следующих требований:
1. Обеспечение высокой однородности потока тепловых нейтронов по объему кристалла.
2. Обеспечение необходимых условий облучения и последующего отжига. Нейтроны высокоэнергетичной части спектра вызывают образование множественных дефектов, и их концентрация может на несколько порядков превосходить концентрацию НТЛ-кремния.
3. Обеспечение высокой однородности удельного сопротивления НТЛ-кремния, что возможно лишь при превышении концентрации образующегося фосфора над концентрацией электрически активных примесей, содержащихся в исходном материале. Причем распределение врожденных дефектов (дислокации, атомы кислорода и др.) по объему кристалла весьма неравномерно.
4. Обеспечение радиационной безопасности при получении НТЛ-кремния.
Таким образом, получение НТЛ-кремния является достаточно сложной комплексной проблемой.