Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчет распределения примеси при диффузии

Поиск

 

Для расчета содержания примесных атомов на некоторой глубине сначала определяют поведение коэффициента диффузии. Если примесь вводится ионным легированием или в течение короткого времени, то источник считается ограниченным.

Диффузия при постоянном коэффициенте диффузии (из бесконечного источника) наиболее характерна для получения р-n- переходов или диффузии из напыленной пленки и выражается уравнением:

N(x,t)= No erfc x/2 Dt = No erfc Z,

где N(x,t)-концентрация примеси на расстоянии х от поверхности, 1/см3 ;

No- поверхностная концентрация примеси, 1/см3;

D- коэффициент диффузии, см2/с;

t- продолжительность диффузии, с;

erfc-функция вероятности диффузии.

Для ограниченного источника диффузия описывается выражением:

N(x,t)= Qo/ Dt exp (-z2),

Qo= 2No Dt/ .

Распределение концентрации от расстояния для ограниченного источника напоминает расплывающуюся кривую Гаусса, вершина которой уменьшается с увеличением времени.

На рис.5.14 представлена схема формирования базы легированием из ограниченного источника и эмиттера из неограниченного источника.

Рис.5.14. Схема формирования базы

 

Глубина залегания Р-n перехода определяется соотношением:

h=2 Dt ln No/Np,

где Nр- концентрация примеси.

При различии концентраций в 3 порядка эта формула преобразуется к виду: h=2 Dt x 5,6.

Техника проведения диффузии

Источники легирующих примесей

В качестве легирующих примесей используют элементы 3 и 5 групп. Для кремния это бор (В), создающий области р-типа. Фосфор, мышьяк и сурьма - донорные примеси, создающие n-области. Источники легирующих примесей могут быть твердые, жидкие и газообразные. Несмотря на токсичность, наибольшее распространение получили газообразные источники вследствие возможности точной дозировки.

Так, источниками бора служат газообразные галогениды бора BCl3, BF3,B2H6. Источниками фосфора служат РСl3,PH3 и др. В последнее время в качестве источников примеси используются пластины из материалов, содержащих легирующую примесь. Их устанавливают в кассету, чередуя с полупроводником, и нагревают в потоке рабочего газа (кислорода или азота).

Способы проведения диффузии

При создании активных и изолирующих областей микросхем часто используют двухстадийную диффузию. Для этого вначале процесса создают ограниченный источник примеси с высокой концентрацией на небольшой глубине (“ загонка”), при относительно невысокой температуре (около 10000), а затем проводят диффузионный отжиг (“ разгонка”) при температуре 1200-13000. Диффузию проводят в замкнутом или открытом объеме. Диффузия по методу открытой трубки реализуется при атмосферном давлении, обладает легкой управляемостью. Диффузия по методу закрытой трубки реализуется при атмосферном давлении в кварцевых трубках с притертой пробкой и позволяет в широких пределах регулировать концентрацию примеси. Контролируемая атмосфера создается инертным газом аргоном, в который подмешиваются диффузанты. В ряде случаев диффузия может проводиться в вакууме при давлении ~10-3 Па из ампул (ампульный метод). Широкое распространение этот метод нашел при диффузии мышьяка и галлия. Для диффузии при повышенном давлении нашел применение бокс-метод, при котором изделия помещают в герметичную “ракушку” с диффузантом. Повышение давления происходит вследствие повышения температуры при постоянном объеме.

В последнее время начинают применяться импульсные методы проведения диффузии с помощью лазерного, электронного или ионных пучков. Ускоренную диффузию проводят в тлеющем разряде. Находит применение радиационно-стимулированная диффузия. Под влиянием облучения быстрыми частицами идет усиленный перенос примесей по дефектам кристаллической решетки



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 180; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.226.166.207 (0.009 с.)