химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

10е, 1/К

А1 659,7 996 2,7 23,8

Ag 961,0 1047 10,5 18,7

As 817,0 280 5,7 3,8

Au 1063,0 1465 19,3 14,2

В 2300,0 1365 2,5 8,0

Bi 271,3 698 9,8 14,0

Ga 29,7 1093 5,9 18,0

Ge 936,0 1251 5,4 5,3

In 156,4 952 7,3 33,0

Mo 2620 2533 10,2 5,1

Ni 1455,0 1510 8,9 13,0

Pt 1773,5 2090 21,4 9,0

Pb Si 327,4 718 11,3 29,5

1420,0 1343 2,32 4,2

Sb 630,5 678 6,6 10,9

Sn 231,9 1189 7,3 26,7

w 3370,0 3310 19,3 4,5

Zn 419,4 343 7,1 26,3

Если чистый элемент удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к электродному материалу, то он сплавляется с полупроводником без каких-либо добавок.

Растворимость данного компонента в сплаве определяется линией ликвидуса диаграммы состояния. Процесс растворения тесно связан с диффузией. Перешедшие в расплав атомы полупроводника за счет диффузии стремятся распределиться в нем равномерно. Уходящие от поверхности сплавления атомы дают возможность раствориться новому слою полупроводника. Равновесие между расплавом и твердым полупроводником будет достигнуто, когда химический потенциал полупроводника в растворе станет равен его химическому потенциалу в твердом- состоянии. Если концентрация раствора меньше равноверной, то будет происходить дальнейшее растворение полупроводника, так как это способствует уменьшению свободной энергии. Если же, концентрация больше равновесной, то из раствора будет выкристаллизовываться твердое вещество до тех пор, пока химические потенциалы обеих фаз не станут одинаковыми.

83;

При^ вплавлении в полупроводник металлического электрода, который после плавления не собирается в «каплю» и имеет по всей площади толщину h, глубина вплавления

х=

I — Sn d„

р-п-первход

аде 5П — растворимость полупроводника в металле в массовых

долях; dM и dn — плотности металла и полупроводника.

Образование р-я-перехода. После того как равновесное состояние достигнуто и электродный сплав растворил полупроводник на заданную глубину, осуществляется охлаждение расплава. В результате пересыщения раствора полупроводником последний кристаллизуется в твердую фазу. Процесс кристаллизации полупроводника из расплава называют рекристаллизацией, потому что его осаждение происходит как доращивание растворенной части твердой подложки. На границе раздела твердой и жидкой фаз, существовавшей до начала охлаждения, образуется контакт различно легированных областей полупроводника (рис. 5.4). Ес-

1000

Рис. 5.4. Образование р-л-пере хода при сплавлении

Рис. 5.5. Зависимость напряжения пробоя резких ?-я-переходов в Ge, Si, GaAs и GaP от концентрации примеси в базовой области

ли вплавляемый металл представляет собой акцепторную примесь, а исходная пластина полупроводника обладает электропроводностью ?-типа, или если металл является донорной примесью, а полупроводник обладает электропроводностью р-типа, то образуется сплавной р-«-переход. Сплавной переход является резким.

64

Он имеет распределение примеси, близкое к ступенчатому. Обычно концентрация примеси в исходной пластине полупроводника сравнительно мала (??14—1016 см-3), а концентрация легирующей примеси в рекристаллизованном слое на несколько порядков выше и составляет 1018—ТО20 см~3. Напряжение пробоя ?????? сплавных ?-?-переходов определяется концентрацией примеси в слаболегированной области Св — исходной пластине полупроводника. На. рис. 5.5 представлены зависимости ?/???6 (Св) для резких р-га-пе-реходов в Ge, Si, GaAs и GaP. Штриховая линия указывает область концентраций примесей, при которых лавинный характер пробоя, преобладающий при низком содержании примеси, сменяется туннельным. Напряжение лавинного пробоя (В) резкого ?+-?- или я+-р-перехода определяется приближенным равенством

t/^^GOiAf/l.D^dO'W'S, (5.12)

где АЕ — ширина запрещенной зоны, эВ; Св—концентрация примеси в слаболегированной области, см-3.

§ 5.3. Контроль качества сплавных структур

Изготовление поперечных шлифов. Кроме электрических и электрофизических измерений наиболее ценные сведения о структуре сплавных полупроводниковых кристаллов и причинах отклонений характеристик приборов от ожидаемых получают путем изготовления шлифов. Основными этапами изготовления поперечных шлифов являются запрессовка исследуемого кристалла с р-га-переходом в пластмассу (полистирол), сошлифовка части материала перпендикулярно плоскости р-га-перехода, полировка и селективное травление полученного сечения.

Для выявления внешних дефектов производят тщательный осмотр кристалла под микроскопом типа МБС-2, а' также при большом увеличении на металлографическом микроскопе типа МИМ.-7, МИМ-8М. Осмотр шлифов может дать некоторые сведения о структуре прибора. Для более детального обследования шлифы подвергают слабому травлению в растворе из 30 см3 HN03, 10 см3 HF и 120 см3 СН3СООН. После химической обработки на шлифе выявляется граница р-я-перехода, что позволяет определить глубину вплавления и ширину рекристалли-зованной области, а также проследить ровность фронта сплавления.

ИК-интроскопия. Германий и кремний прозрачны в инфракрасном диапазоне спектра, поэтому просвечивание ИК-лучами в сочетании с методом декорирования позволяет произвести подсчет плотности дислокаций и установить характер распределения дислокаций в^ объеме. Исследуемую структуру кремния травят и на нее из раствора медного купороса с добавкой нескольких

85

капель плавиковой кислоты осаждают медь. Затем структуру отжигают в вакууме или водороде при 900° С в течение 10 мин. Медь диффундирует по дислокациям и после медленного охлаждения образует осаждения атомов меди вдоль линий дислокаций. Из, пластины вырезают узкие образцы, которые просматривают в ИК-свете с торца. Атомы меди поглощают излучение и на экране электронно-оптического преобразователя (ЭОП) видны темные линии — линии дислокаций.

Для наблюдения механических напряжений необходимы две призмы Николя: поляризатор и анализатор. Если на николь-по-ляризатор направить ИК-луч, то прошедшие через него световые волны оказываются плоскополяризованными. Плоскость поляризации света называют главным сечением николя. Поставив за поляризатором анализатор, в зависимости от взаимного расположения главных сечений николя можно либо полностью погасить свет, либо частично или полностью пропустить его. При скрещенных николях, когда главные сечения поляризатора и анализатора взаимно перпендикулярны, и в отсутствие механических напряжений в образце ИК-свет полностью гасится анализатором и экран ЭОПа остается темным-. При наличии напряжений в образце он оказывается оптически анизотропным, что приводит к повороту плоскости поляризации света, прошедшего через первый николь, в местах искажения кристаллической решетки. Главное сечение анализатора уже не будет перпендикулярно плоскости поляризации падающего на него ИК-света, и анализатор будет частично его пропускать. Таким образом, просветления, появляющиеся на экране ЭОП, будут соответствовать напряженным участкам образца. Чем больше напряжение, тем на больший угол повернется плоскость поляризации и тем интенсивнее просветлится экран преобразователя. Для количественной оценки напряжений необходимо знать угол поворота плоскости поляризации и коэффициенты фотоупругости для данного кристаллографического направления.

Глава 6

ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУР МЕТОДОМ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО НАРАЩИВАНИЯ

Метод эпитаксии разрабатывался с начала 60-х годов и позволил преодолеть многие затруднения, возникавшие при создании все более совершенных приборов. Процесс эпитаксии осуществляется в вакууме, в газовой и. в жидкой фазах. Прогресс полупроводникового производства во многом обязан развитию технологии эпитаксии кремния из газовой фазы.

Наибольшее распространение получил хлоридный метод эпитаксии кремния, основанный на восстановлении хлоридов кремния водородом. Перспективным методом является гидридный ме-

86

тод, позволяющий избавиться от загрязнения слоя хлором и понизить температуру процесса. При создании МДП СБИС наиболее важным процессом является получение эпитаксиальных слоев кремния на диэлектрических подложках.

В связи с развитием оптоэлектроники широкое распространение получили методы эпитаксии полупроводниковых соединений типа ?????, существенной особенностью которых является высокая летучесть элементов V группы. Для соединения типа AIUBV наряду с газофазной нашла применение эпитаксия из жидкой фазы.

Наращивание монокристаллического эпитаксиального слоя сопровождается образованием дефектов структуры — дислокаций, дефектов упаковки и др., появление которых во многом связано с конкретными условиями проведения технологического процесса. Контроль дефектов, а также электрофизических и геометрических параметров эпитаксиальных слоев осуществляют металлографическими методами, по интерференции ИК-лучей, с помощью рентгеновского, микроанализа и г. п.

§ 6.1. Основные методы эпитаксиального осаждения

К полупроводниковому материалу, используемому для изготовления полупроводниковых приборов и ИМС, часто предъявляют противоречивые требования. Например, для повышения пробивного напряжения импульсных диодов требуется увеличивать удельное сопротивление пластин полупроводника, что вызывает рост сопротивления растекания и ухудшает импульсные свойства и быстродействие приборов. Эмиттерная и базовая области, получаемые методом диффузии акцепторных и донорных примесей, располагаются вблизи поверхности пластины. Коллекторная область с высоким удельным сопротивлением обеспечивает высокое напряжение пробоя, т. е. большое обратное напряжение коллекторного р-я-перехода, но снижает быстродействие транзистора вследствие большого накопленного заряда в объеме коллектора и ограничивает мощность транзистора из-за большого последовательного сопротивления коллектора. Аналогичные проблемы встречаются при изготовлении других полупроводниковых приборов и особенно ИМС. Эти ограничения в значительной мере были сняты с появлением методов эпитаксии, позволяющих наращивать на сильно легированн

страница 21
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
усилитель звука в аренду
Фирма Ренессанс: лестница в дом входная - всегда надежно, оперативно и качественно!
кресло ch 993 low v
Выгодное предложение от интернет-магазина KNSneva.ru на купить смартфон alcatel - быстро, качественно и надежно! г. Санкт-Петербург, ул. Рузовская, д.11.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)