типу. По завершенні ізолюючої дифузії епітаксіальні шари п-типу будуть відокремлені один від одного областями р-типу: підкладкою р-типу знизу і ізоляційної р + - областю по сторонам. Ізолювальна дифузія зазвичай протікає в два етапи: на першому здійснюється введення домішки (бору) і формування області її високій концентрації. На другому - тривалий цикл перерозподілу домішки, в результаті якого бор, який утворює р-п перехід, повинен проникнути на достатню глибину.
. Окислення поверхні для базової дифузії.
. Фотолітографія для розтину вікон під базову дифузію.
. Формування базового шару дифузією домішки р-типу.
Мета проведення дифузії - впровадження атомів легуючого елемента в кристалічну решітку напівпровідника для утворення області з протилежною по відношенню до вихідного матеріалу типом провідності.
В якості легуючого елемента виберемо бор, т.к. цей елемент має досить високу швидкість дифузії і гарну розчинність в напівпровіднику при температурі дифузії.
Температура дифузії: 1150? С, коефіцієнт дифузії - кількість домішкових атомів, що проходять через майданчик 1 см 2 за 1 с при градієнті концентрації атомів домішки, рівному 1 см - 4, інакше кажучи, щільність потоку при одиничному градієнті концентрації: 10 - 12 см 2 / с.
Так як бор є тугоплавким елементом і при температурі дифузії має мізерно малу пружність пара, то в якості джерела домішки застосовують різні сполуки (ангідриди, галогеніди, гідриди тощо), звані діффузант.
У нашому випадку доцільно використовувати рідкий діффузант BBr 3. Це пов'язано з тим, що при використанні твердих діффузант важко регулювати тиск парів, крім того, для їх випаровування потрібна висока і стабільна температура, а газові діффузант високотоксични, тому їх використання вимагає додаткових витрат на герметизацію елементів установки, контроль виробничої атмосфери і т.д . Рідкі ж діффузант подібних недоліків позбавлені. Вони володіють високою пружністю пари при невисоких температурах, для них застосовують прості Однозонна печі (наприклад дифузійну Однозонна піч СДО - 125 / 3-12):
Рис.15. Схема однозонної дифузійної печі: 1 - Джерело рідкого дифезанта; 2 - Кран; 3 - Ротаметр; 4 - Кварцова труба; 5 - газозмішувачі; 6 - Нагрівач; 7 - Кварцова касета з пластинами
Для транспортування парів дифезанта в зону дифузії будемо використовувати аргон: він не взаємодіє з кремнієм і практично не дифундує в нього.
Операційний цикл дифузії включає в себе наступні переходи:
. Промивання реактора аргоном з витратою до 150 дм 3 / год
. Висновок реактора на заданий температурний режим (2 - 3 год)
. Завантаження (через бокс) касети з пластинами і прогрів її протягом 10 хв з подачею аргону для видалення десорбується газів
. Подача аргону з парогазової сумішшю (діффузант, кисень)
. Витримка при постійній температурі протягом контрольованого часу (власне процес дифузії)
. Припинення подачі суміші та вилучення касети з пластинами
Сам процес дифузії складається з наступних стадій:
