У даному курсовому проекті обрана кремнієва епітаксіальна структура діаметром 100 мм, з товщиною епітаксійного шару 3 мкм. Матеріал епітаксійного шару - кремній марки КЕФ (кремній електронної провідності легований фосфором) з питомим опором 0,1 Ом · см. Товщина підкладки 300 мкм, підкладка з кремнію марки КДБ (кремній доречний провідності легований бором) з питомим опором 10 Ом · см.
Отже:
2.3 Розрахунок профілю автолегірованія
Так як процес епітаксії йде при високій температурі і триває 3-10 хвилин, то при наявності в підкладці прихованого шару відбувається процес автолегірованія, тобто перехід домішки з прихованого шару і підкладки в епітаксійних плівку. Автолегірованіе відбувається за рахунок твердотільної дифузії, за рахунок випаровування домішки і перенесення через газову фазу в плівку. Для визначення профілю розподілу, отриманого в результаті автолегірованія, необхідно вирішити наступні завдання: по-перше, автолегірованіе йде при русі верхньої межі і що йде у всіх трьох напрямках; по-друге, йде як через тверду фазу, так і через газоподібну.
Допущення: Враховуємо твердофазних дифузію; вважаємо, що товщина плівки досить велика і до її поверхні домішка не досягає; верхню межу плівки вважаємо нерухомою.
Так як в підкладці є прихований шар, то розподіл домішки підпорядковуватиметься закону Гаусса і для його вирішення необхідно використовувати метод сіток. Тобто безперервну область рішень замінюють сіткою, що представляє собою дискретну безліч точок, які належать області рішення. Дифузійне рівняння замінюється різницевої сіткою, при цьому необхідно враховувати, щоб різницева схема була збіжність, тобто, щоб існувало рішення для будь сіткової функції.
Вихідні дані для побудови профілю автолегірованія:
Задамо крок по осі часу:
Задамо крок по глибині:
Нехай N2 (x) - розподіл домішки миш'яку в прихованому шарі при автолегірованіі, а N1 (х) - розподіл домішки миш'яку в епітаксіальній плівці також при автолегірованіі.
Перевіряємо умову збіжності:
Побудова профілю:
Граничні умови:
Закон Гаусса, описуваний методом сіток:
Рис. 2.2 Профіль розподілу домішки миш'яку при автолегірованіі.
З отриманого профілю розподілу домішки видно, що домішка проникає з підкладки і прихованого шару в епітаксійних плівку на глибину 0.265 мкм. Оскільки товщина епітаксійного шару дорівнює 3 мкм, а глибина база-колекторного - переходу дорівнює 2.2 мкм, то зсув р-n - переходу і поверхнева концентрація змінюються несуттєво.
Розрахунок режимів базової дифузії
Вихідні дані для розрахунку:
Так як питомий опір в підкладці, то за графіком залежності питомого опору від концентрації домішки визначимо концентрацію в підкладці (Nісх=1 017 см - 3):
За графіком залежності N0 від? для Si n-типу з гауссових розподіленийием домішки знайдемо концентрацію домішки на поверхні (Ns=1018 см - 3).
Розрахуємо другу стадію дифузії, етап разгонки. Виберемо оптимальну температуру стадії.
Розрахуємо перший етап загонки і визначимо його час:
Будуємо профіль розподілу:
Рис. 2.3. Профіль розподілу домішки бору в базовій області.
2.4 Розрахунок режимів емітерний дифузії
Так як емітерна дифузія здійснюється на глибину менше 2 мкм, то вона буде проводитися в одну стадію - етап загонки.
а. Визначимо вихідну концентрацію домішки в базі на глибині емітерного переходу
б. Визначимо поверхневу концентрацію домішки в емітер:
Використовуючи криві Ірвіна [] знаходимо поверхневі концентрації:
в. Визначимо температуру етапу загонки, коефіцієнт дифузії фосфору і час етапу загонки:
Використовуючи таблицю функцій доповнення інтеграла помилок erfc z [], знаходимо значення z:
Приймаються температуру етапу загонки домішки фосфору рівною:
Побудова профілю розподілу домішки в базі і емітер
Рис. 2.4. Профіль розподілу домішок в емітері і базі.
2.5 Уточнення профілю розподілу домішки в емітерний області ...
