Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Технология изделий интегральной техники - файл Конспект лекций_«Технология изделий интегральной техники».doc


Лекции - Технология изделий интегральной техники
скачать (17097.2 kb.)

Доступные файлы (1):

Конспект лекций_«Технология изделий интегральной техники».doc18720kb.21.06.2006 09:24скачать

содержание
Загрузка...

Конспект лекций_«Технология изделий интегральной техники».doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

4.5. Диффузия в гетерогенном твердом теле



Диффузионные процессы с участием двух гетерогенных тел находят широкое применение при изготовлении микроэлектронных структур. К таким процессам в первую очередь относятся процессы перераспределения примеси между эпитаксиально выраженным слоем одного полупроводника на поверхности другого полупроводника и диффузии примеси в эту структуру, а так же диффузия примеси в полупроводник сквозь слой окисла или диэлектрика, и диффузия примесей в полупроводник из этих слоев.

Особенностью таких процессов является различие в коэффициентах диффузии составных гетерогенных тел.

Имеем гетерогенное твердое тело, состоящее из полубесконечного полупроводника, на поверхности которого расположим гетерогенный слой толщиной L. В эту структуру осуществляется диффузия из бесконечного источника. Коэффициенты диффузии в гетерогенном слое и полупроводнике различны и равны соответственно D1 и D2. Пусть граница раздела сред совпадает с координатой х = 0. Распределение концентрации примеси в такой структуре, очевидно, описывается решением диффузионных уравнений:


для –L<x<0;

для x>0.


При следующих начальных условиях


при x > –L.

Граничными условиями являются:

а) постоянство концентрации примеси на поверхности гетерогенного тела


С1 = С0 при x = -L;


б) равенство потоков на границе раздела сред ( отсутствие накопления примеси на границе)


;


в) отсутствие концентрации на большом расстоянии от границы раздела


С2 = 0 при х = ;


г) линейность изменения функции С2 = f (C1) на границе раздела сред


С2 = mC1, при х = 0,


где m – коэффициент, показывающий в каком соотношении находятся концентрации примеси в средах на границе раздела в любой момент времени t >0.

^

4.6. Техника проведения процессов диффузии



Диффузию проводят в сравнительно ограниченном диапазоне температур, например для кремния 1100 – 1300 °С.

Различают диффузию из газовой фазы, жидкой фазы, твердой фазы.

^

4.6.1. Диффузия из газовой фазы



Если в изолированный объем поместить полупроводник и сублимирующую примесь, нагреть их до температуры сублимации или выше, то в объеме вскоре установится определенное парциальное давление сублимирующего вещества.

Молекулы пара адсорбируются на всех поверхностях, в том числе и на поверхности полупроводника. При достаточно высокой температуре начинается диффузия примеси в полупроводник. Если скорость притока новых молекул взамен ушедших в полупроводник равна или больше скорости диффузии, то в поверхностном слое устанавливается равновесие концентрации атомов, равная предельной растворимости при данной температуре.

Для разбавленных растворов, какими можно считать твердые растворы примесей в полупроводниках, поверхностная концентрация С0 связана с давлением примесных паров рi над полупроводником следующим соотношением:


,


где – собственная концентрация атомов полупроводника;

p – давление пара над чистым примесным веществом при температуре ^ Т;

– постоянная, характеризующая систему;

R – газовая постоянная.

Если равновесие на поверхности достигается за время, меньшее чем длительность диффузии, то поверхностную концентрацию можно считать постоянной. Поэтому в большинстве случаев распределение примесей при диффузии из газовой фазы описывается функцией дополнения к интегралу ошибок. Распределение концентрации примеси по глубине диффузионного слоя в момент времени t описывается выражением:





Символом обозначена функция дополнения интеграла ошибок до 1 (error function complementary). Между ней и функцией ошибок существует соотношение:




.


Иногда требуется вычислить интеграл или производную от функции ошибок:








Функция (1) и exp(-z2) (2) в полулогарифмическом (а) и линейном (б) масштабах.

^

4.6.2. Диффузия из жидкой фазы



При больших парциальных давлениях концентрация примеси в поверхностном слое может быть такой, что возникнет жидкая фаза.

Al, In, Ga на поверхности кремния образуют жидкий сплав. Поверхностная концентрация определяется только термодинамическими свойствами системы примесь-полупроводник и равна предельной растворимости примеси при данной температуре диффузии.

Второй тип взаимодействий на поверхности заключается в быстрой химической реакции донорной или акцепторной примеси с полупроводником.

^

4.6.3. Диффузия из твердой фазы



Это диффузия из твердого раствора примеси в одной области полупроводника в другую свободную от примеси область полупроводника.

^

4.7. Способы проведения диффузии



Диффузионные процессы проводят в закрытой или открытой трубе.

В первом случае рис. а, пластины полупроводника 1 и источника 2 загружают в кварцевую ампулу 3, которую вакуумируют, герметизируют и помещают в печь 4.

Термин “открытая труба” обусловлен тем, что выходной конец диффузионной трубы сообщается с атмосферой (рис. бд), через него в зону диффузии загружают кремниевые пластины 1. Чтобы свести к минимуму загрязнения из атмосферы, над выходом трубы 2 устанавливают вытяжную систему. Во входной конец диффузионной трубы вставляют шлиф для введения газа носителя 3 – азота или кислорода. Диффудент А либо наносят на поверхность пластины (б) либо вводят в виде пара или газа в газ носитель (в).

г) – схема двухзонной печи, применяемой в основном для диффузии из твердых источников методом открытой трубы.

д) – схема бокс-метода. Пластины и источник находятся в полугерметичном контейнере 5 однозонной печи.

Наибольшее распространение имеет диффузия в открытой трубе, проводимая из твердых, жидких и газообразных источников.













1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14



Скачать файл (17097.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru