Профиль распределения концентрации примесей в отдельных областях структуры

 

Если ведется двойная последовательная диффузия акцепторной примеси с параметрами С_0а, D_а, t_а, а затем донорной примеси с параметрами С_0д, D_д, t_д в полупроводник с электропроводностью n-типа, равномерно легированный примесью с концентрацией С_в, то суммарное распределение концентрации имеет вид:

Первая диффузия является более глубокой, последующая — более мелкой, но с более высокой концентрацией, поэтому при двойной последовательной диффузии будут получены структуры n-p-n согласно формуле или р-n-р, если поменять местами типы примесей. Подобное распределение является типичным при получении структуры диффузионного транзистора.

 

Глубины залегания коллекторного и эмиттерного переходов

Для определения глубины залегания эмиттерного р-n-перехода приравняем суммарную концентрацию нулю и учтем, что Св во много раз меньше концентраций диффундирующих доноров и акцепторов. Тогда для распределения:

 

Воспользуемся аппроксимацией erfc-функции:

 

Преобразуя данное выражение, получим

 

Это уравнение решим методом итерации, принимая за начальное значение

Следовательно:

 

Уточненное значение глубины залегания эмиттерного р-n-перехода

 

Глубина залегания коллекторного перехода:

 

Определим С_0д пользуясь графиком “Зависимость предельной растворимости примесей в кремний от температуры ”

График зависимости предельной растворимости примесей в кремнии.

 

А из формулы:

 

Максимальная растворимость некоторых примесей в кремнии.

Элемент	Максимальная растворимость, ат/см^3	Температура максимальной растворимости, ^оС
Алюминий	2* 10^19
Бор	4* 10^20
Висмут	8* 10^17
Галлий	4* 10^19
Индий	10^19
Мышьяк	2* 10^21
Сурьма	8* 10^19
Фосфор	1,3* 10^21

Расчет технологических параметров для метода диффузии

 

Воспользовавшись формулами, приведенными выше, рассчитаем глубины залегания коллекторного и эмиттерного переходов.

,

Где - коэффициент диффузии, - энергия активации, - постоянная Больцмана , - температура.

Коэффициенты диффузии и энергии активации для некоторых примесей в кремнии.
Акцепторы			Доноры
Элемент	Do, см^2/с	Eа, эВ	Элемент	Do, см^2/с	Eа, эВ
Бор	5,1	3,7	Фосфор	3,85	3,66
Алюминий	1,385	3,39	Мышьяк		4,08
Индий	0,785	3,63	Сурьма	12,9	3,98
Галлий	0,374	3,41	Висмут	1,08	3,85

 

Подставляя данные из таблицы в формулу получим:

Затем найдем из графика и из формулы:

Далее найдем глубину залегания коллекторного перехода:

Затем найдем глубину залегания эмиттерного перехода:

Таблица 3-Распределение примесей в транзисторной структуре

Глубина залегания примеси, см	Распределение примеси в эмиттере, см^-3	Распределение примеси в базе, см^-3	Суммарное распределение, см^-3	Концентрация примеси в коллекторе
	1,3E+21	2,4609E+19	1,27539E+21	1E+15
0,000005	1,141E+21	2,4591E+19	1,11608E+21	1E+15
0,00001	9,851E+20	2,4535E+19	9,60546E+20	1E+15
0,000015	8,367E+20	2,4443E+19	8,12261E+20	1E+15
0,00002	6,985E+20	2,4314E+19	6,74211E+20	1E+15
0,000025	5,729E+20	2,4149E+19	5,48711E+20	1E+15
0,00003	4,613E+20	2,395E+19	4,37309E+20	1E+15
0,000035	3,645E+20	2,3716E+19	3,40755E+20	1E+15
0,00004	2,825E+20	2,3449E+19	2,5905E+20	1E+15
0,000045	2,147E+20	2,315E+19	1,91553E+20	1E+15
0,00005	1,599E+20	2,282E+19	1,37127E+20	1E+15
0,000055	1,168E+20	2,2462E+19	9,42995E+19	1E+15
0,00006	8,35E+19	2,2075E+19	6,14231E+19	1E+15
0,000065	5,848E+19	2,1662E+19	3,68171E+19	1E+15
0,00007	4,01E+19	2,1225E+19	1,88778E+19	1E+15
0,000075	2,692E+19	2,0766E+19	6,15641E+18	1E+15
0,00008	1,769E+19	2,0286E+19	2,59399E+18	1E+15
0,000085	1,138E+19	1,9787E+19	8,41032E+18	1E+15
0,00009	7,157E+18	1,9271E+19	1,2113E+19	1E+15
0,000095	4,405E+18	1,874E+19	1,43341E+19	1E+15
0,0001	2,652E+18	1,8197E+19	1,55435E+19	1E+15
0,000105	1,562E+18	1,7642E+19	1,60795E+19	1E+15
0,00011	8,996E+17	1,7079E+19	1,61785E+19	1E+15
0,000115	5,066E+17	1,6509E+19	1,60012E+19	1E+15
0,00012	2,79E+17	1,5934E+19	1,56536E+19	1E+15
0,000125	1,502E+17	1,5355E+19	1,52039E+19	1E+15
0,00013	7,907E+16	1,4775E+19	1,46953E+19	1E+15
0,000135	4,069E+16	1,4196E+19	1,41544E+19	1E+15
0,00014	2,047E+16	1,3619E+19	1,35974E+19	1E+15
0,000145	1,006E+16	1,3045E+19	1,30344E+19	1E+15
0,00015	4,836E+15	1,2477E+19	1,24715E+19	1E+15
0,000155	2,271E+15	1,1916E+19	1,19127E+19	1E+15
0,00016	1,043E+15	1,1363E+19	1,13607E+19	1E+15
0,000165	4,677E+14	1,0819E+19	1,08173E+19	1E+15
0,00017	2,05E+14	1,0285E+19	1,02841E+19	1E+15
0,000175	8,784E+13	9,7635E+18	9,76237E+18	1E+15
0,00018	3,677E+13	9,2541E+18	9,25305E+18	1E+15
0,000185	1,504E+13	8,7581E+18	8,75705E+18	1E+15
0,00019	6,011E+12	8,2761E+18	8,27511E+18	1E+15
0,000195	2,347E+12	7,8089E+18	7,8079E+18	1E+15
0,0002	8,957E+11	7,357E+18	7,35595E+18	1E+15
0,000205	3,339E+11	6,9207E+18	6,9197E+18	1E+15
0,00021	1,216E+11	6,5005E+18	6,4995E+18	1E+15
0,000215	4,327E+10	6,0966E+18	6,09561E+18	1E+15
0,00022	1,504E+10	5,7092E+18	5,70819E+18	1E+15
0,000225	5,109E+09	5,3383E+18	5,33732E+18	1E+15
0,00023	1,695E+09	4,984E+18	4,98301E+18	1E+15
0,000235		4,6462E+18	4,64521E+18	1E+15
0,00024		4,3248E+18	4,32376E+18	1E+15
0,000245		4,0195E+18	4,01849E+18	1E+15
0,00025		3,7301E+18	3,72913E+18	1E+15
0,000255	4762856,8	3,4564E+18	3,45538E+18	1E+15
0,00026	1443289,9	3,1979E+18	3,19688E+18	1E+15
0,000265	432986,98	2,9543E+18	2,95326E+18	1E+15
0,00027	144328,99	2,7251E+18	2,72408E+18	1E+15
0,000275		2,5099E+18	2,50889E+18	1E+15
0,00028		2,3082E+18	2,30721E+18	1E+15
0,000285		2,1195E+18	2,11853E+18	1E+15
0,00029		1,9433E+18	1,94234E+18	1E+15
0,000295		1,7791E+18	1,77811E+18	1E+15
0,0003		1,6263E+18	1,6253E+18	1E+15
0,000305		1,4844E+18	1,48337E+18	1E+15
0,00031		1,3528E+18	1,35178E+18	1E+15
0,000315		1,231E+18	1,23001E+18	1E+15
0,00032		1,1185E+18	1,1175E+18	1E+15
0,000325		1,0147E+18	1,01374E+18	1E+15
0,00033		9,1922E+17	9,18224E+17	1E+15
0,000335		8,3144E+17	8,30439E+17	1E+15
0,00034		7,509E+17	7,49904E+17	1E+15
0,000345		6,7715E+17	6,76147E+17	1E+15
0,00035		6,0971E+17	6,08713E+17	1E+15
0,000355		5,4817E+17	5,47167E+17	1E+15
0,00036		4,9209E+17	4,9109E+17	1E+15
0,000365		4,4108E+17	4,40084E+17	1E+15
0,00037		3,9477E+17	3,93768E+17	1E+15
0,000375		3,5278E+17	3,51783E+17	1E+15
0,00038		3,1479E+17	3,13787E+17	1E+15
0,000385		2,8046E+17	2,79461E+17	1E+15
0,00039		2,495E+17	2,485E+17	1E+15
0,000395		2,2162E+17	2,20623E+17	1E+15
0,0004		1,9656E+17	1,95563E+17	1E+15
0,000405		1,7407E+17	1,73074E+17	1E+15
0,00041		1,5393E+17	1,52926E+17	1E+15
0,000415		1,359E+17	1,34904E+17	1E+15
0,00042		1,1981E+17	1,18811E+17	1E+15
0,000425		1,0547E+17	1,04465E+17	1E+15
0,00043		9,2697E+16	9,16966E+16	1E+15
0,000435		8,1351E+16	8,03511E+16	1E+15
0,00044		7,1286E+16	7,02865E+16	1E+15
0,000445		6,2373E+16	6,13728E+16	1E+15
0,00045		5,4491E+16	5,34915E+16	1E+15
0,000455		4,7534E+16	4,65342E+16	1E+15
0,00046		4,1403E+16	4,04026E+16	1E+15
0,000465		3,6008E+16	3,50076E+16	1E+15
0,00047		3,1268E+16	3,02684E+16	1E+15
0,000475		2,7112E+16	2,61119E+16	1E+15
0,00048		2,3473E+16	2,24726E+16	1E+15
0,000485		2,0291E+16	1,92911E+16	1E+15
0,00049		1,7514E+16	1,65143E+16	1E+15
0,000495		1,5095E+16	1,40948E+16	1E+15
0,0005		1,299E+16	1,19899E+16	1E+15
0,000505		1,1162E+16	1,01616E+16	1E+15
0,00051		9,5762E+15	8,57622E+15	1E+15
0,000515		8,2036E+15	7,20362E+15	1E+15
0,00052		7,0172E+15	6,01716E+15	1E+15
0,000525		5,9932E+15	4,99325E+15	1E+15
0,00053		5,111E+15	4,11101E+15	1E+15
0,000535		4,3521E+15	3,35208E+15	1E+15
0,00054		3,7002E+15	2,70024E+15	1E+15
0,000545		3,1413E+15	2,1413E+15	1E+15
0,00055		2,6628E+15	1,66276E+15	1E+15
0,000555		2,2537E+15	1,25372E+15	1E+15
0,00056		1,9046E+15	9,04632E+14	1E+15
0,000565		1,6072E+15	6,07191E+14	1E+15
0,00057		1,3542E+15	3,54155E+14	1E+15
0,000575		1,1392E+15	1,39237E+14	1E+15
0,00058		9,5698E+14	4,30177E+13	1E+15
0,000585		8,0267E+14	1,97328E+14	1E+15
0,00059		6,7223E+14	3,27771E+14	1E+15
0,000595		5,6214E+14	4,37865E+14	1E+15
0,0006		4,6936E+14	5,30637E+14	1E+15
0,000605		3,9131E+14	6,0869E+14	1E+15
0,00061		3,2575E+14	6,74255E+14	1E+15
0,000615		2,7076E+14	7,29243E+14	1E+15
0,00062		2,2471E+14	7,75288E+14	1E+15
0,000625		1,8622E+14	8,13784E+14	1E+15
0,00063		1,5408E+14	8,45918E+14	1E+15
0,000635		1,273E+14	8,72699E+14	1E+15
0,00064		1,0502E+14	8,94984E+14	1E+15
0,000645		8,6501E+13	9,13499E+14	1E+15
0,00065		7,1144E+13	9,28856E+14	1E+15
0,000655		5,8424E+13	9,41576E+14	1E+15
0,00066		4,7907E+13	9,52093E+14	1E+15
0,000665		3,9223E+13	9,60777E+14	1E+15
0,00067		3,2065E+13	9,67935E+14	1E+15
0,000675		2,6174E+13	9,73826E+14	1E+15
0,00068		2,1333E+13	9,78667E+14	1E+15
0,000685		1,7361E+13	9,82639E+14	1E+15
0,00069		1,4107E+13	9,85893E+14	1E+15
0,000695		1,1446E+13	9,88554E+14	1E+15
0,0007		9,2728E+12	9,90727E+14	1E+15
0,000705		7,5009E+12	9,92499E+14	1E+15
0,00071		6,0585E+12	9,93942E+14	1E+15
0,000715		4,886E+12	9,95114E+14	1E+15
0,00072		3,9345E+12	9,96065E+14	1E+15
0,000725		3,1635E+12	9,96836E+14	1E+15
0,00073		2,5398E+12	9,9746E+14	1E+15
0,000735		2,0359E+12	9,97964E+14	1E+15
0,00074		1,6296E+12	9,9837E+14	1E+15
0,000745		1,3024E+12	9,98698E+14	1E+15

 

Построим профиль распределения примесей в транзисторной структуре (рис.1):

 

Построим суммарное распределение примесей эмиттера и базы (Рис. 2):

 

Часть вторая

Метод ионной имплантации

В начале 60-х годов на стыке физики полупроводников и физики атомных столкновений возникло новое научно-техническое направление — ионное легирование полупроводников, имеющее большое значение для полупроводниковой электроники.

Ионной имплантацией называется процесс внедрения в мишень ионизованных атомов с энергией, достаточной для проникновения в ее приповерхностные области. Успешное применение ионной имплантации определяется главным образом возможностью предсказания и управления электрическими и механическими свойствами формируемых элементов при заданных условиях имплантирования.

Наиболее распространенным применением ИИ в технологии формирования СБИС является процесс ионного легирования кремния. Часто приходится проводить имплантацию атомов в подложку, которая покрыта одним или несколькими слоями различных материалов. Ими могут быть как тонкие слои тяжелых металлов (например, Та или TaSi₂), так и диэлектриков. Существование многослойной структуры способно вызвать резкие перепады в профиле легирования на границе отдельных слоев. За счет столкновения ионов с атомами приповерхностных слоев последние могут быть выбиты в более глубокие области легируемого материала. Такие "осколочные эффекты" способны вызвать ухудшение электрических характеристик готовых приборов.

Во многих случаях для получения необходимого профиля распределения легирующей примеси в подложке применяют метод, основанный на предварительной загонке ионов с их последующей термической разгонкой в мишени. При этом имплантация проводится с малой энергией ионов.

Общая траектория движения иона называется длиной пробега R, а расстояние, проходимое внедряемым ионом до остановки в направлении, перпендикулярном к поверхности мишени, проецированной длиной пробега Rp.

При интенсивной бомбардировке на ионную имплантацию влияет катодное распыление (разрушение поверхности твердого тела при бомбардировке его ионами) мишени, а также диффузия внедрённых ионов и их выделение с поверхности. Существует максимально возможная концентрация внедрённых ионов, которая зависит от вида иона и мишени, а также от температуры мишени.

Ионная имплантация наиболее широко используется при введении примесей в полупроводниковые монокристаллы для создания требуемой примесной электропроводности полупроводника. Следующий за этим отжиг проводится для уничтожения образовавшихся дефектов в кристалле, а также для того, чтобы внедрённые ионы заняли определённые места в узлах кристаллической решётки. Ионная имплантация позволяет вводить в разные полупроводниковые материалы точно дозированные количества почти любых химических элементов. При этом можно управлять распределением внедрённых ионов по глубине путём изменения энергии ионов, интенсивности и направления ионного пучка относительно кристаллографических осей. Ионная имплантация позволяет создать в полупроводниковом кристалле электронно-дырочный переход на малой глубине, что увеличивает, например, предельную частоту транзисторов.

Одно из преимуществ метода ионного легирования — его универсаль­ность. Используя пучки ускоренных ионов в установках типа обычного масс-спектрометра, можно вводить любую примесь (если необходимо — изотопно чистую) в любой кристалл.

Процесс облучения кристаллов осуществляется практически при ком­натной температуре. Однако после ионного легирования образцы прихо­дится отжигать для устранения радиационных дефектов, возникающих под действием ионной бомбардировки. Вопрос о радиационных дефектах имеет принципиальное значение для ионного легирования полупроводников. Уже первые эксперименты с ионными пучками показали, что возможности практического применения нового метода в каждом конкрет­ном случае будут зависеть от того, удастся ли восстановить упорядочен­ную структуру решетки после ионной бомбардировки.

 

Расчет профилей распределения концентрации внедренных примесей в структурах с двойной имплантацией

Для создания транзистора типа n-р-n в эпитаксиальный слой с электропроводностью n-типа производят последовательную имплантацию ионов акцепторной примеси с энергией E_а и дозой N_а для формирования базовой области и ионов донорной примеси с энергией Е_д, и дозой N_д, для формирования эмиттера, причем R_pa>R_pд, а С_{max a} < C_{max д}. Суммарное распределение примеси описывается выражением

Глубину залегания коллекторного перехода определяем из условия

 

Откуда , где

Глубину залегания эммитерного перехода определяем из условия

Откуда , где , ,

Или

 

Расчет технологических параметров для метода ионной имплантации

 

Воспользовавшись формулами, приведенными выше, рассчитаем глубины залегания коллекторного и эмиттерного переходов.

Недостающие значения возьмем из таблицы:

Проективный пробег и дисперсия проективного пробега некоторых элементов в кремнии, нм
Элемент	E, кэВ
B	Rp	78,4		243,8	323,8	397,7	468,8	537,4		665,4	725,3
	D Rp	32,1	53,8	70,8	83,9	93,9	102,5	109,8		121,3	125,9
P	Rp			73,2		123,3	149,1	175,2	201,4	227,7	253,8
	D Rp	9,4	16,4	23,1	29,5	35,4	41,1	46,6	51,8	56,6
As	Rp	15,9	27,1	37,7	48,1	58,4	68,6	78,9	89,1	99,5	110,1
	D Rp	3,7	6,2	8,4	10,5	12,5	14,5	16,3	18,2		21,9
Sb	Rp		22,9	30,8	38,4	45,7	52,8	59,9	66,9	73,9	80,9
	D Rp	2,4	3,8	5,1	6,3	7,4	8,4	9,5	10,5	11,5	12,5

 

И получим, что

Таблица 4-Распределение примесей в транзисторной структуре

Глубина залегания примеси, см	Распределение примеси в эмиттере, см^-3	Распределение примеси в базе, см^-3	Суммарное распределение, см^-3
	8,42074E+15	2,28356E+13	9,16021E+16
0,0000008	5,6866E+16	3,25334E+13	4,31665E+16
0,0000016	3,27241E+17	4,61042E+13	2,27195E+17
0,0000024	1,60471E+18	6,49901E+13	1,50464E+18
0,0000032	6,70559E+18	9,11272E+13	6,6055E+18
0,000004	2,38776E+19	1,27099E+14	2,37775E+19
0,0000048	7,24533E+19	1,76333E+14	7,23531E+19
0,0000056	1,87343E+20	2,43342E+14	1,87243E+20
0,0000064	4,12791E+20	3,34039E+14	4,12691E+20
0,0000072	7,75061E+20	4,56111E+14	7,74961E+20
0,000008	1,24009E+21	6,19496E+14	1,23999E+21
0,0000088	1,69077E+21	8,36952E+14	1,69067E+21
0,0000096	1,9644E+21	1,12475E+15	1,9643E+21
0,0000104	1,94485E+21	1,50352E+15	1,94475E+21
0,0000112	1,6408E+21	1,9992E+15	1,6407E+21
0,000012	1,17961E+21	2,64421E+15	1,17951E+21
0,0000128	7,22662E+20	3,47882E+15	7,22559E+20
0,0000136	3,77263E+20	4,55262E+15	3,77158E+20
0,0000144	1,67828E+20	5,92632E+15	1,67722E+20
0,0000152	6,36209E+19	7,67369E+15	6,35132E+19
0,000016	2,05517E+19	9,88365E+15	2,04418E+19
0,0000168	5,65727E+18	1,26627E+16	5,54461E+18
0,0000176	1,32703E+18	1,61372E+16	1,21089E+18
0,0000184	2,65257E+17	2,04562E+16	1,448E+17
0,0000192	4,51819E+16	2,57938E+16	8,06119E+16
0,00002	6,55808E+15	3,23521E+16	6,76479E+16
0,0000208	8,1115E+14	4,03629E+16	5,96371E+16
0,0000216	8,54946E+13	5,00908E+16	4,99092E+16
0,0000224	7,67872E+12	6,1834E+16	3,8166E+16
0,0000232	5,87695E+11	7,59261E+16	2,40739E+16
0,000024		9,27363E+16	7,26369E+15
0,0000248		1,12669E+17	1,26686E+16
0,0000256	100883186,1	1,3616E+17	3,61603E+16
0,0000264	4071303,727	1,63679E+17	6,36789E+16
0,0000272	140010,6587	1,95717E+17	9,57174E+16
0,000028	4103,000573	2,32788E+17	1,32788E+17
0,0000288	102,4601387	2,75414E+17	1,75414E+17
0,0000296	2,180324747	3,24121E+17	2,24121E+17
0,0000304	0,03953669	3,79421E+17	2,79421E+17
0,0000312	0,000610931	4,41805E+17	3,41805E+17
0,000032	8,04447E-06	5,11723E+17	4,11723E+17
0,0000328	9,02641E-08	5,89567E+17	4,89567E+17
0,0000336	8,63069E-10	6,75657E+17	5,75657E+17
0,0000344	7,03217E-12	7,70218E+17	6,70218E+17
0,0000352	4,88254E-14	8,73365E+17	7,73365E+17
0,000036	2,88878E-16	9,85082E+17	8,85082E+17
0,0000368	1,45646E-18	1,10521E+18	1,00521E+18
0,0000376	6,25738E-21	1,23341E+18	1,13341E+18
0,0000384	2,29087E-23	1,36921E+18	1,26921E+18
0,0000392	7,14695E-26	1,5119E+18	1,4119E+18
0,00004	1,9E-28	1,66063E+18	1,56063E+18
0,0000408	4,30429E-31	1,81433E+18	1,71433E+18
0,0000416	8,30923E-34	1,97176E+18	1,87176E+18
0,0000424	1,36689E-36	2,13151E+18	2,03151E+18
0,0000432	1,9161E-39	2,292E+18	2,192E+18
0,000044	2,28885E-42	2,45153E+18	2,35153E+18
0,0000448	2,32985E-45	2,60828E+18	2,50828E+18
0,0000456	2,02093E-48	2,76035E+18	2,66035E+18
0,0000464	1,49379E-51	2,90583E+18	2,80583E+18
0,0000472	9,40888E-55	3,04277E+18	2,94277E+18
0,000048	5,05011E-58	3,16931E+18	3,06931E+18
0,0000488	2,30981E-61	3,28362E+18	3,18362E+18
0,0000496	9,00252E-65	3,38405E+18	3,28405E+18
0,0000504	2,98996E-68	3,46908E+18	3,36908E+18
0,0000512	8,46213E-72	3,53743E+18	3,43743E+18
0,000052	2,04083E-75	3,58802E+18	3,48802E+18
0,0000528	4,19417E-79	3,62006E+18	3,52006E+18
0,0000536	7,34512E-83	3,63306E+18	3,53306E+18
0,0000544	1,09614E-86	3,6268E+18	3,5268E+18
0,0000552	1,39394E-90	3,60138E+18	3,50138E+18
0,000056	1,51055E-94	3,5572E+18	3,4572E+18
0,0000568	1,39489E-98	3,49496E+18	3,39496E+18
5,76E-05	1,0976E-102	3,41563E+18	3,31563E+18
5,84E-05	7,3601E-107	3,32043E+18	3,22043E+18
5,92E-05	4,2056E-111	3,2108E+18	3,1108E+18
6E-05	2,0478E-115	3,08834E+18	2,98834E+18
6,08E-05	8,4968E-120	2,95483E+18	2,85483E+18
0,0000616	3,0042E-124	2,81212E+18	2,71212E+18
0,0000624	9,0517E-129	2,66213E+18	2,56213E+18
0,0000632	2,324E-133	2,5068E+18	2,4068E+18
0,000064	5,0846E-138	2,34804E+18	2,24804E+18
0,0000648	9,4796E-143	2,18768E+18	2,08768E+18
0,0000656	1,506E-147	2,02749E+18	1,92749E+18
0,0000664	2,0389E-152	1,86908E+18	1,76908E+18
0,0000672	2,3522E-157	1,71392E+18	1,61392E+18
0,000068	2,3123E-162	1,56332E+18	1,46332E+18
0,0000688	1,9371E-167	1,41841E+18	1,31841E+18
0,0000696	1,3828E-172	1,28011E+18	1,18011E+18
0,0000704	8,4117E-178	1,14918E+18	1,04918E+18
0,0000712	4,3603E-183	1,02618E+18	9,26182E+17
0,000072	1,9261E-188	9,11496E+17	8,11496E+17
0,0000728	7,2499E-194	8,05341E+17	7,05341E+17
0,0000736	2,3254E-199	7,07782E+17	6,07782E+17
0,0000744	6,3561E-205	6,18747E+17	5,18747E+17
7,52E-05	1,4804E-210	5,38049E+17	4,38049E+17
7,6E-05	2,9384E-216	4,65398E+17	3,65398E+17
7,68E-05	4,9697E-222	4,00426E+17	3,00426E+17
7,76E-05	7,1626E-228	3,427E+17	2,427E+17
7,84E-05	8,7968E-234	2,91743E+17	1,91743E+17
7,92E-05	9,2064E-240	2,47048E+17	1,47048E+17
8E-05	8,2104E-246	2,08093E+17	1,08093E+17
8,08E-05	6,2396E-252	1,74352E+17	7,43524E+16
8,16E-05	4,0407E-258	1,45309E+17	4,5309E+16
8,24E-05	2,2299E-264	1,20463E+17	2,04625E+16
8,32E-05	1,0486E-270	9,93358E+16	6,64231E+14
8,4E-05	4,2019E-277	8,14806E+16	1,85194E+16
8,48E-05	1,4348E-283	6,64809E+16	3,35191E+16
8,56E-05	4,1752E-290	5,39553E+16	4,60447E+16
8,64E-05	1,0353E-296	4,35578E+16	5,64422E+16
8,72E-05		3,49778E+16	6,50222E+16
8,8E-05		2,79392E+16	7,20608E+16
8,88E-05		2,21988E+16	7,78012E+16
8,96E-05		1,75444E+16	8,24556E+16
9,04E-05		1,37925E+16	8,62075E+16
9,12E-05		1,07856E+16	8,92144E+16
9,2E-05		8,3895E+15	9,16105E+16
9,28E-05		6,49119E+15	9,35088E+16
9,36E-05		4,99582E+15	9,50042E+16
9,44E-05		3,82458E+15	9,61754E+16
9,52E-05		2,91243E+15	9,70876E+16
9,6E-05		2,20608E+15	9,77939E+16
9,68E-05		1,6622E+15	9,83378E+16
9,76E-05		1,24577E+15	9,87542E+16
9,84E-05		9,28727E+14	9,90713E+16
9,92E-05		6,88704E+14	9,93113E+16
0,0001		5,08009E+14	9,9492E+16
0,0001008		3,72739E+14	9,96273E+16
0,0001016		2,7204E+14	9,9728E+16
0,0001024		1,97495E+14	9,98025E+16
0,0001032		1,42617E+14	9,98574E+16
0,000104		1,02443E+14	9,98976E+16
0,0001048		7,31964E+13	9,99268E+16
0,0001056		5,20224E+13	9,9948E+16
0,0001064		3,67778E+13	9,99632E+16
0,0001072		2,58628E+13	9,99741E+16
0,000108		1,80909E+13	9,99819E+16
0,0001088		1,25875E+13	9,99874E+16
0,0001096		8,71187E+12	9,99913E+16
0,0001104		5,99762E+12	9,9994E+16
0,0001112		4,10716E+12	9,99959E+16
0,000112		2,79768E+12	9,99972E+16
0,0001128		1,89561E+12	9,99981E+16
0,0001136		1,2776E+12	9,99987E+16
0,0001144		8,56517E+11	9,99991E+16
0,0001152		5,71177E+11	9,99994E+16
0,000116		3,78879E+11	9,99996E+16
0,0001168		2,49991E+11	9,99998E+16
0,0001176		1,64075E+11	9,99998E+16
0,0001184		1,07116E+11	9,99999E+16
0,0001192			9,99999E+16

 

Построим профиль распределения примесей в транзисторной структуре (рис.3):

 

Построим суммарное распределение примесей эмиттера и базы (Рис. 4):

 

Заключение

В ходе данной работы:

1. был представлен расчет режимов технологического процесса формирования биполярной структуры двумя методами: диффузии и ионной имплантации.

2. были рассчитаны параметры биполярного транзистора.

3. профили распределения примесей в биполярной структуре представлены на графиках (рис.1-4).

4. рассчитана глубина залегания коллекторного p-n перехода

5. рассчитана глубина залегания эмиттерного p-n перехода.

 

Список используемой литературы

 

1. Лекции по Физико-химическим основам технологии РЭС за 2009 год – В. Н. Горбунова.

2. Физико-химические основы технологии электронных средств: учебное пособие / В. И. Смирнов. − Ульяновск, 2005.

3. Томилин В.И. Физико-химические основы технологии РЭС: учебник для вузов

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое диффузия и для чего она применяется?

2. Как происходит перемещение атомов примеси в решетке кристалла?

3. Что такое коэффициент диффузии и от каких параметров он зависит?

4. Как выглядит распределение концентрации примеси по глубине при диффузии из источника бесконечной мощности?

5. Как выглядит распределение концентрации примеси по глубине при диффузии из источника ограниченной мощности

6. Какие примеси являются донорами, а какие акцепторами в кремнии?

7. Как сформировать биполярный транзистор с помощью диффузии примесей?

8. Чем определяется положение p-n переходов в биполярном транзисторе?

9. Как выглядит распределение концентрации примесей в биполярном транзисторе?

10. Что такое полный пробег иона, проекция пробега и их дисперсии?

11. Назвать достоинства и недостатки ионной имплантации.

12. Какие факторы и как влияют на глубину проникновения иона в вещество.

13. Что такое каналирование ионов?

14. Какие факторы влияют на проявление эффекта каналирования?

15. Какой вид имеет кривая распределения ионов примеси по глубине с учетом и без учета каналирования?

16. Что такое радиационные дефекты и каков механизм их образования?

17. Как осуществляется устранение радиационных дефектов?