Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

площади), которое остается постоянным в процессе диффузии Подставляя (4-146) в (4-153) и выполняя интегрирование, получаем:

тогда изображен{1е (4-146) принимает вид:

N{x; s) = Nye-. (4-154)

Оригиналом этого изображения будет функция Гаусса:

N(x; 0=--e-V4w, (4.155)

которая проиллюстрирована на рис. 4-49,6.

Начальная производная функции (4-155) равна нулю. Следовательно, глубину диффузии нельзя определить по аналогии с (4-152). Поэтому определим глубину диффузии иначе, в более общем виде. А именно, найдем координату Хт, при которой производная N(Xm) максимальна, и будем считать глубиной диффузии сумму отрезков х и N{Xm)/\{N{x ,)\ (см. рис. 4-49,6). При таком определении

L]v=2V2VDi2,82VDi. (4-156)

Форма полученного выражения совпадает с формой (4-152) а различие оказывается чисто количественным и не очень существенным.

Скорость распространения примеси в процессе диффузии можно оценить, дифференцируя (4-152) или (4-156) по t. В обоих случаях получается примерно одинаковый результат:

Y~. (4-157)

Как видим, скорость распространения примеси убывает с течением времени, т. е. диффузия примеси идет наиболее интенсивно в начальном интервале.

При заданной (желательной) глубине диффузии соответствующее время процесса оценивается из формул (4-152) и (4-156):

(4-158)

Практически величина обеспечивается путем предварительной диффузии ( загонки ) примеси на небольшую глубину из неограниченного внешнего источника, после чего источник отключается и следует автономная разгонка накопленных атомов. Поэтому величину N можно оценить с помощью

распределения (4-149). Она оказывается равной {2lYn) NaYDtx, tru /i - время загонки .



Например, если Lr = 2 мкм и D = 10 cmVc, то ?дйф = 1000 с. Такое время считается приемлемым .

Основные технологические циклы. Технология полупроводниковых приборов быстро прогрессирует. Еще 15-17 лет назад господствовала сплавная технология. Затем появились диффузионно-сплавная и близкая к ней жезстехнология. В конце 50-х годов была предложена планарная технология, которая в сочетании с эпитак-сиальной технологией, разработанной около 15 лет назад, стала и остается основой производства кремниевых приборов и интегральных схем. Таким образом, в настоящее время имеется несколько различных технологических циклов, сочетающих те или иные процессы и методы.

Следует подчеркнуть, что современные диоды и транзисторы весьма редко изготовляются в индивидуальном порядке, как это было Б эпоху сплавной технологии. Основой современного производства полупроводниковых приборов является групповой метод изготовления, при котором на пластине в едином технологическом цикле создается сразу большое количество (200-300 и более) однотипных структур, а затем уже пластина разрезается на отдельные кристаллы и осуществляются посадка на ножку , присоединение выводов и заключение каждого кристалла в корпус. Групповой метод дает не только экономические преимущества, но обеспечивает и улучшение технических параметров приборов, поскольку удается существенно уменьшить разброс параметров, размеры структур и т. д.

Одним из важных следствий внедрения группового метода явилось развитие техники масок . Назначение маски - защитить основную поверхность пластины и обеспечить проникновение примеси, тра-Бителя и других веществ только в определенные участки пластины, где расположены будущие структуры или их элементы. Для этого в маске делаются отверстия ( окна ) той или иной формы в количестве, соответствующем намеченному числу структур. В случае кремния роль маски с успехом играет слой его двуокиси, специально выращиваемый на поверхности (термическое окисление в атмосфере кислорода или паров воды). Окна в слое SiOg осуществляются методом фотолитографии (см. ниже). Окисный слой германия получить трудно, к тому же он оказывается весьма нестойким и непрочным. Поэтому в случае германия приходится специально наносить на поверхность защитный слой другого вещества (обычно того же SiOa).

Одиночные маски используются редко. Чаще приходится иметь дело с комплектом масок, каждая из которых имеет свой

Обычно выбирают такую температуру диффузии, которая обеспечивает Ремя процесса не менее 10-20 мин. В этом случае можно получить заданную °;Щину диффузионного слоя с высокой точностью, поскольку прекращение на-Рева с погрешностью, составляющей несколько, даже десятки секунд, оказыва-ся малосущественньа).

В зависимости от назначения и способа изготовления маски называют РЩаретами, шаблонами, фотоиюблонами.



рисунок отверстий. Например, через 1-ю маску осуществляется диффузия базовых слоев р-типа, через 2-ю маску - диффузия эмиттерных слоев п-типа и т. п. Естественно, что отверстия в разных масках должны быть весьма точно согласованы, а при наложении очередной маски должно быть обеспечено совмещение ее отверстий с рисунком, полученным в результате предыдущего процесса.

Сплавная технология. Рассмотрим сплавной метод на примере германиевого диода, у которого эмиттером является слой р-типа (рис. 4-50). В этом случае за основу берется пластинка германия и-типа. На нее накладывают таблетку из акцепторного материала, обычно индия. После этого пластинку с таблеткой помещают в вакуумную или водородную печь и нагревают до такой температуры, при которой таблетка и прилегающий к ней слой пластинки расплавляются и образуют сплав определенного состава. Для комбинации германий - индий температура



Сплав In&e

Переход

(эмиттер/


Пластинка Ge

а) е)

Рис. 4-50. Этапы изготовления сплавного диода.

- исходные компоненты: б - процесс сплавления; е - результирующая структура

диода.

нагрева составляет 450-55С°С. Через несколько минут вьщержки нагрев выключают, и сплав начинает застывать. При этом на дне капли образуется тонкий рекристаллизованкый слой германия р-типа, а остальная часть застывшей капли состоит из почти чистого индия, который образует с р-слоем омический контакт. К этому контакту припаивают внешний вывод, обычно в виде никелевой проволочки. На нижнюю грань пластинки наносят слой олова (которое дает омический контакт с германием и-типа) и к этому слою припаивают второй внешний вывод.

Четкая граница, образующаяся между жидким раствором InGe и исходной пластинкой в период нагрева сохраняется после затвердевания. Поэтому сплавной метод обеспечивает получение ступенчатых р-п переходов. Удель-Foe сопротивление рекристаллизованного слоя оказывается очень малым (примерно 0,001-0,01 Ом см), и он играет роль эмиттера по отношению к гораздо более высокоомной исходной пластинке - базе.

При изготовлении сплавных транзисторов таблетку акцепторного материала накладывают на обе поверхности и-пластинки (с помощью специальной кассеты). Размер коллекторной таблетки несколько больше, чем эмиттерной. В результате после термической обработки получается структура, показанная на рис. 4-3.

Мезатехнология. Название этого технологического метода связано со специфической формой диодных или транзисторных структур, которая получается на одном из последних этапов групповой обработки пластины перед ее разрезанием на отдельные приборы.

* Четкость границы обусловлена сравнительно низкой температурой расплава InGe, при которой диффузии индия в смежный слой и-германия практически не происходит (из-за малого значения D, см. сноску на с. 258).



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.