елементи 5-ї групи: P, As і Sb. Вибирають елементи з максимальним розчинністю, з урахуванням коефіцієнта дифузії (швидкості розчинності). Також вибираються ті елементи, які мають максимальну дифузію при температурі розчинності.
Найбільш бажаними елементами є:
1) Бор (В) - для p-типу провідності;
2) Фосфор (Р) - для n-типу провідності.
При отриманні pn переходів використовують два види граничних умови:
a) дифузія з необмеженого джерела;
b) дифузія з обмеженого джерела в напівнескінченної напівпровідник.
Необмежений джерело припускає такий стан системи, коли кількість домішки, яке йде з приповерхневого шару напівпровідника в його обсяг, дорівнює кількості домішки, що надходить в її приповерхневих шар. Необмежена дифузія являє собою перший етап дифузії, коли в тонкому приповерхневому шарі створюється певна кількість домішки - етап загонки.
Другий етап дифузії з обмеженого джерела називається етапом разгонки, в якому вся домішка, введена в процесі загонки, піддається разгонке в глиб напівпровідника.
Вирішуючи закон Фіка отримуємо два закони розподілу домішки: на етапі загонки дифузія розподіляється за законом інтеграла функції помилок, а на етапі разгонки - за законом Гауса.
2.1 Розрахунок режиму дифузії прихованого шару
У даному курсовому проекті для створення прихованого шару буде використовуватися Миш'як (As). Так як дифузія прихованого шару здійснюється на глибину 2 мкм, то вона складатиметься з двох етапів: разгонки і загонки.
Вихідні дані:
Обираю параметри підкладки 300КДБ - 10 звідси питомий опір в підкладці, із залежності питомого опору від концентрації домішки визначимо концентрацію в підкладці (Nподл=0,5 · 1015 см - 3):
За графіком залежності N0 від? для Si n-типу з гауссових розподілом домішки знайдемо концентрацію домішки на поверхні (Ns=9 · 1 019 см - 3).
Розрахуємо другу стадію дифузії, етап разгонки. При температурі рівній 1205С °:
Розрахуємо перший етап загонки і визначимо його час при температурі рівній 860С °:
Графічна залежність розподілу домішки в прихованому шарі показана на рис.2.1.
Рис. 2.1 Розподіл домішки в прихованому шарі.
2.2 Розрахунок режиму епітаксії
Епітаксия - це нарощування на монокристаллической підкладці монокристаллической плівки певного типу провідності.
Вимоги до процесу епітаксії:
1) висока рухливість атомів на підкладці (реалізується за рахунок надходження на підкладку одиночних атомів, а не груп);
2) хороша структура підкладки (тобто перед початком епітаксії необхідно проводити процес газового травлення).
Основою епітаксії є хімічне осадження з газової фази. При нарощуванні плівки методом епітаксії з газової фази атоми напівпровідника переносяться у складі хімічної сполуки, яка дисоціює на підкладці. При цьому відбувається перенесення реагентів до поверхні кристалічної підкладки; адсорбція і реакція реагентів на поверхні; десорбція продуктів реакції з кристала до основного потоку та впорядкування кристалізації адсорбованих атомів кремнію в решітці.
В даний час, в технології напівпровідників для епітаксійного вирощування кремнію, застосовується осадження з газової фази при нормальному тиску, наприклад, шляхом водневого відновлення тетрахлориду кремнію. Цей метод забезпечує достатню однорідність нанесених покрить і може проводитися при температурі 1150-1250С?. За умови, що концентрація хлориду у водні підтримується на рівні 0.5-1%, а швидкість потоку газу становить W=20-60 см в сек, швидкість росту епітаксійних шарів дорівнює 0.5-1 мкм на хвилину. У використаному температурному інтервалі швидкість росту порівняно слабко залежить від температури і визначається, головним чином, концентрацією тетрахлорида в водні.
У даному курсовому проекті для створення епітаксіальній плівки виберу наступні параметри росту:
Розрахунок швидкості епітаксії:
1) Визначимо швидкість потоку газу - W;
2) Визначимо кордону протікання газу за допомогою критерію Пекле;
Так як Ре gt; gt; 1, то між поверхнею підкладки і потоком реагенту утворюється якийсь прикордонний шар, в якому не змінюється температура нагрівача і швидкість руху. У цьому випадку швидкість росту епітаксіальній плівки визначається виразом:
...
