химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

м коэффициенты диффузии фосфора в кремнии: Z)t = 4· 10~12 см2/с, ?>2 = 4-10-13 см2/с.

2. Так как D1tl = 4-10"12· 10-60=2,4-10-9=?>?2 = 4 ¦ 10-'3·2·60·60 = 2,88? X10~s см2, то следует использовать формулу (9.12).

3. Определим ? и г:

а = УЩЩЩЪ = /2,4.10-9/(2,88-10-9) »,0,9,

г -

4(Dltl+D2t2) 4„(2,4·10-? + 2,88-10-9) L2,U-lO-8~'

4. Определим поверхностную концентрацию после разгонки. Согласно кривой C=f(T) на рис. 5.2, при 7", = 1250° С C0i= 1,2-1021 см-3.

5. Поверхностная концентрация после разгонки

2См 2-1,2-1021

С02 =-—arctg? =-—-arctg 0,9 = 5,6-1020 См-3.

? 3,14

6. Построим распределение. Пользуясь табл. 9.1, зададим значения 2=0,1, 0,3, 0,5 и т. д. и определим для а = 0,9 значения интеграла. При построении графика найдем глубину (см):

? = 1?(Dxtx + D2t2) ? = 1,45-10-4/5.

7. На стадии загонки распределение примеси имеет вид

С(х)=- 1,2-1021 erfc - * ¦ = 1,2-1021 erfc —--.

¦ 2 У 2,4-10-9 0,98-10-4

Оба профиля-—после загонки / и после разгонки 2—показаны на рис. 9.7. Уже на стадии загонки глубина диффузии составляет около 3/4 полной глубины после разгонки.

8. Глубину залегания р-«-перехода определим по приближенной формуле (9.4), в которой учтем наличие двух сравнимых по глубинам диффузии стадий:

*у = 6/TV! + D2i2 = 6 )/5,28-10-9 = 4,35-10-4 см = 4,35 мкм.

9. Для сравнения построим профиль распределения без учета реального соотношения между Dxti и D2t2, используя кривую Гаусса при (Di)эф = D|ii-t-0^г:

С (х) = — — ехр —- ,

где

N = 2С01

/^ = ,l,,,02i j/^.6,,10iaCM-2;

С (?) = -,6-6·1016 ^ ехр / _?L_

УЗ, 14-5,28-10-9 6ХР [ 2,11-10-8

= 5,1-1023 ехр ' х2

2,11-10—? ,

Это распределение показано на рис. 9.7 кривой 3, которая хорошо аппроксимирует кривую 2 на малых глубинах, но при ;С>4 мкм завышает концентрацию почти на порядок.

Расчет распределения примеси в случае двойной последовательной диффузии. При изготовлени диффузионных транзисторов,

184

тиристоров, варикапов и многих других приборов и интегральных микросхем активную структуру получают путем последовательной диффузии примесей, создающих слои с различным типом электропроводности. Если ведется двойная последовательная диффузия акцепторной примеси с параметрами С0а, Da, ??, а затем донорной примеси с параметрами Сод, DR, tR в полупроводник с электропроводностью л-типа, равномерно легированный примесью с концентрацией Св, то суммарное распределение концентрации имеет вид

c(x,t)=c^ (-^? ^ - ----- х

Так как атомы акцепторной и компенсируют друг друга, то при

'Од

епс

'В-

_ (9.13)

донорной примесей взаимно

C(x,t),CM-3

3 *М x,t*KM

Рис. 9.7. Расчетные профили распределения фосфора при двухстадийной диффузии

расчете профиля распределения значениям концентраций придают положительный (для акцепторов) и отрицательный (для доноров) знаки или наоборот. Первая диффузия является более глубокой, последующая — более мелкой, но с более высокой концентрацией, поэтому при двойной последовательной диффузии будут получены структуры п-р-п согласно формуле (9.13) или р-п-р, если поменять местами типы примесей. Подобное распределение является типичным при получении структуры диффузионного транзистора. Первую диффузию с низкой поверхностной концентрацией и большой глубиной называют базовой. Она служит для создания базовой р-области. Вторую диффузию с высокой поверхностной концентрацией и малой глубиной называют эмиттерной. Она предназначена для получения эмиттерной области с электропроводностью л-типа.

Базовую диффузию осуществляют в две стадии, поэтому ее вклад в суммарное распределение (9.13) отражен в виде кривой Гаусса, тогда как эмиттерную диффузию обычно ведут в одну стадию и распределение примеси описывается erfc-функцией. Выражение (9.13) справедливо только в том случае, если во время эмиттерной диффузии не происходит заметного перемещения акцепторной примеси. В более общем случае

Cx.tt-C.^- i(D«+D,tt) ]-Со,е„с jjfa-C. (9.14,

где

'0а-

V ? (ZVa + #а'д)

(9.15)

185

Da* — коэффициент диффузии акцепторов при температуре диффузии доноров.

Для определения глубины залегания эмиттерного р-п-перехода приравняем суммарную концентрацию нулю и учтем, что Св во много раз меньше концентраций диффундирующих доноров и акцепторов. Тогда для распределения (9.13)

C0Aerfc-^r = C0.exp(--A.).

Воспользуемся аппроксимацией erfc-функции:

с-вК-(*+0-8)1-с*еч,(-^) ¦ (9Л6)

Преобразуя (9.16), получим

Это уравнение решим методом итерации, принимая за начальное значение

х}эй=ЬУо7я, (9.18)

тогда

?

Уточненное значение глубины залегания эмиттерного р-п-перехода х,л = [???7=- + ±L\* - 7тЬ-Г,/2 У 1п(С0д/С0а). (9.20)

При определении глубины залегания коллекторного перехода следует учесть его смещение при эмиттерной диффузии, поэтому

хы=2 yOj^Dlt, Vln(C0jCB), где Соа определяется формулой (9.15).

Пример 3. Рассчитать профиль распределения концентрации примеси в п-р-я-структуре, полученной последовательной диффузией бора и фосфора в кремний с электропроводностью я-типа и удельным сопротивлением 0,15 Ом-см н проводимой в режимах: 7^=1200° С, t&=\ ч, 7^=1100° С, гд = 2 ч. Поверхностная плотность атомов бора 7Va=5-1014 см-2, диффузия фосфора ведется из неограниченного источника примеси с поверхностной концентрацией, равной предельной растворимости.

1. С помощью рис. 6.4 найдем концентрацию донорной примеси в исходной пластине кремния Св = 5-Ю16 см-3.

2. Определим коэффициенты диффузии. Согласно рис. 9.5, а, ?>а= = 2· Ю-12 см2/с, Da* = 2,5-Ю-'3 см2/с, ?)д=1-10-13 см2/с. Согласно рис. 5.2, С0д = 1,2-102' см"3.

Сопоставим произведения /)аГд и

Data = 2· 10-12.1.60-60 = 7,2-10-9 См2, D*Ji = 2,5-10-13.2-60-60 = 1,8-10-9 см2.

186

Таким образом, Я.*.»Я»'<д и для построения распределений можно использовать формулу (9.13):

где

Г ?' 5"10Н оо.п.я^.-а

Спя~ /3,14-7,2-10-9

4. Для рационального выбора шага по оси ? при построении распределения определим глубину залегания коллекторного и эмиттерного переходов:

x)к = 2 /Dj& У2,3 lg (С0а/Св) = = 2 /7,2-10-9 /2,3 lg (3,3-1018/5-1016) = 3,5-10-4 см = 3,5 мкм.

Для определения глубины залегания эмиттерного перехода используем формулы (9.18)—(9.20):.

xj^ = 6 ynji = 6 /1 · 10-13-2-60-60 = 1,6-10-4 см = 1,6 мкм;

1 1 \—1/2__

/2,31g (Сод/Со,) =

/2,3 lg [1,2-1021/(3,3· Wi»)j =

Xj31 \ADttt 4Daia

1 1 \->/2

4-7,2-10-ю 4-7,2-10-9

= 1,35-10-4 см= 1,35 мкм;

Х1л=я \( + _ _1-Г1/2 yiJmcM

Х'ъ LU/AAi ^ х}л) w&tA

и ? о,з \2 _ ? 1 -1/2 у

~\\ 2/7,2-10-ю + 1,35-10-4 J 4-7,2-10-9 J

/' 1 2-1021

X у 2,31g3'3loi8 =1,2-10-4 см= 1,2 мкм.

5. Построим распределение:

С(лг, О==3,3-1018ехр (--———) - 1,2-1021 erfc „ * ¦- -

v ' *V 2,84-10-8 / 5,35-10-s

— 5·10?? см-з.

До глубины х=1,2 мкм используем шаг 0,3 мкм, на глубинах х= 1,5—3,5 мкм используем шаг 0,5 мкм. Обычно такое распределение принято представлять в виде отдельных кривых (рис. 9.8). С помощью этих кривых можно найти глубину залегания эмиттерного и коллекторного переходов по точкам пересечения. На рис. 9.8 показано также распределение концентрации примеси в исходной эпитаксяальной структуре с толщиной эпитаксиального слоя 5,5 мкм и концентрацией примеси в подложке 5-Ю18 см~3. Толщина области базы р-типа

w = XjK — Х]э = 3,5 — 1,2 = 2,3 мкм.

Рис. 9.8. Расчетные профили распределения примеси в и-р-и-транзисторе, полученном двойной последовательной диффузией

§ 9.4. Определение режимов диффузии

Обратимся к решению обратных задач. Обратные задачи имеют большое практическое значение. В их связи с реальной практикой состоит специфика их решений — они не однозначны в отношении выбора температуры и длительности процесса диффузии. Выбор этих параметров определяют конкретные особенности технологического процесса и возможности технологического оборудования. Строгое решение обратных задач приводит к определению произведения Dt. Далее чаще всего задаются температурой Г и по найденному значению коэффициента диффузии определяют длительность диффузии t. Иногда в выборе режимов следует учитывать не только температурную зависимость коэффициента диффузии, но и предельную растворимость примеси.

Определение режимов диффузии на основании заданных параметров распределения примеси. Для расчета стадии разгонки или одностадийной диффузии обратная задача достаточно проста. Пусть диффузия ведется из предварительно созданного с помощью ионной имплантации слоя с ограниченным содержанием примеси, тогда на основании формулы

X]=2VDt /In(Cq/Сд)

запишем

?2.

Dt =-fi.

4 In (С0/Св)

Теперь нужно выбрать либо температуру, либо время процесса Ьсли нас лимитирует производительность или иные соображения' требующие задать некоторое минимальное время t, то температуру процесса определим на основании вычисленного коэффициента диффузии: ??

?=-

«In (Со/Сд)

",??ер 4· 0пРеделить температуру разгонки мышьяка, предварительно внел-???? ЩЬЮ И0ШЮЙ имплантации в кремний с электропроводностью ???-па и удельным сопротивлением 1 Ом-см, если распределение должно обладать "Убииой залегаиня р-я-перехода *, = 0,5 мкм, пове?хностной концентрацией »«7™' аддлительиость процесса составляет 1 ч. Вычислите качество атомов мышьяка ?, которое должно быть внедрено в кремний ?(™"

188

1. С помощью рис 6.4 найдем, что Св=1,5-101в см 3.

2. Определим коэффициент диффузии:

х2, -., 0,25-Ю-з D =-1-- =-

At In (Со/Сд) 4.1 -60.60.2,3 Ig [1,5· 102o/(l ,5. ююу]

= 1,9-10-к см2/с.

3. Найденному коэффициенту диффузии мышьяка в кремнии соответствует температура 10703С (см. рис. 9.5, а).

4. Количество атомов As, внедренных на единице площади, определим на основании выражения для поверхностной концентрации:

г—— ; N = C0VnDt = 1,5-1020/ 3,14-1,9- 10-м. 1 -60-60 =

Со^ уш

= 2,2-1015 см-2.

Пример 5. Определить режим диффузии, проводимой в одну стадию при постоянной поверхностной концентрации для условий примера 4.

1. Распределение примеси описывается erfc-фуикцией, поэтому воспользуемся ее

страница 45
< 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
синтепоновый фильтр для вентиляции
Магазин KNS цифровые решения предлагает мфу Canon Pixma - офис продаж на Дубровке со стоянкой для клиентов.
купить билеты на парк лайв 2017
стоимость забора из рабицы под ключ

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
(28.06.2017)