ован сурьмой и имеет электронную электропроводность, а группы 4А — алюминием и имеет дырочную электропроводность. Кремний групп 5А,

5В и 5Б легирован фосфором и золотом. Плотность дислокаций для всех групп кремния различна и лежит в пределах от 2-Ю3 до 5-Ю4 см~2. Время жизни неосновных носителей заряда равно 0,2 мкс, а диффузионная длина 0,1 мм.

Кремний монокристаллический электронный, применяемый для производства полупроводниковых приборов, выпускается марок КЭМ-0,003 и КЭМ-0,004. Марка этого кремния расшифровывается следующим образом: К —кремний, Э — с электронной электропроводностью, ? — легирован мышьяком с удельным сопротивлением 0,003 (0,004) Ом-см. Плотность дислокаций не превышает 103 см-2.

Кремний монокристаллический для осаждения эпитаксиальных слоев получают методом Чохральского. Кремний выпускается двух марок: ЭКДБ-Ю-1 и ЭКЭС-0,01-5. Первая буква марки этого кремния означает область его применения (Э — эпитаксиальное наращивание). Вторая буква (К)—полупроводниковый материал (кремний). Третья буква указывает на тип электропроводности (Д —дырочная, Э —электронная). Последняя буква соответствует виду легирующей примеси (Б —бор, С —сурьма). Первая цифра указывает удельное сопротивление, а вторая — марку кремния. Первая марка кремния имеет дырочную электропроводность и удельное сопротивление 1—20 Ом-см с допустимым разбросом, равным 20%. Плотность дислокаций кремния этой марки равна 10 см-2. Вторая марка кремния имеет электронную электропроводность с удельным сопротивлением 0,01 Ом-см и плотностью дислокаций 100 см-2.

23

Широкое применение в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем нашли кремниевые эпитаксиальные структуры. Эти слои выращивают из газовой фазы на монокристаллических подложках из кремния, сапфира, кварца, ситалла, корунда и других материалов. Наиболее часто в качестве подложек используют монокристаллический кремний и сапфир. Эпитаксиальные структуры кремния выпускают трех видов: простые, многослойные и гетероэпитаксиальные.

Простые эпитаксиальные структуры кремния представляют собой двухслойные композиции, состоящие из эпитаксиального слоя и кремниевой монокристаллической пластины (подложки). Структуры применяют для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Кремниевые эпитаксиальные слои имеют дырочную электропроводность с удельным сопротивлением 0,5—2,0 Ом-см. Толщина эпитаксиальных слоев 8—15 мкм, а толщина всей эпитаксиальной структуры 200—400 мкм. Плотность дислокаций в эпитаксиальном слое не превышает 1-104cm-2, плотность дефектов упаковки 5-Юз см-2

Эпитаксиальные структуры этого типа имеют следующее обоз-начение: 25 ' . Первая цифра перед дробью соответст-

21)1жэс-0,01

вует диаметру структуры, первая цифра в числителе — толщине эпитаксиального слоя, а в знаменателе — толщине пластины (подложки). Буквы в числителе обозначают марку кремния, из которого изготовлен эпитаксиальный слой (КДБ — кремний с дырочной электропроводностью, легированный бором), а число, стоящее после этих букв, указывает удельное сопротивление эпитаксиального слоя. Буквы в знаменателе обозначают марку кремния, из которого выполнена подложка (КЭС — кремний с электронной электропроводностью, легированный сурьмой), а число, стоящее после букв, указывает удельное сопротивление подложки.

Многослойные кремниевые эпитаксиальные структуры представляют собой трехслойные композиции, включающие в себя исходную полупроводниковую пластину и выращенные на ее противоположных поверхностях два полупроводниковых эпитаксиальных слоя.

Эпитаксиальные структуры этого типа имеют следующее обо-

оп ЮКдб-0,001

значение: 20- '- .

70кмд-2б

зокэф-0,002

Цифра перед дробью указывает диаметр подложки и эпитаксиального слоя. Первая цифра верхнего ряда дроби соответствует толщине верхнего эпитаксиального слоя, а последняя — его удельному сопротивлению. Буквы первого ряда дроби обозначают тип материала эпитаксиального слоя (кремний с дырочной электропроводностью, легированный бором). Первая цифра второго ряда дроби указывает толщину исходной пластины, буквы второго ряда — полупроводниковый материал подложки. Первая цифра третьего

24

ряда соответствует толщине нижнего эпитаксиального слоя, а последняя— его удельному сопротивлению. Буквы третьего ряда обозначают тип эпитаксиального слоя (кремний с электронной электропроводностью, легированный фосфором).

Гетероэпитаксиальные структуры состоят из монокристаллического эпитаксиального кремниевого слоя, наращенного на монокристаллическую сапфировую подложку. Структуры применяются для изготовления полупроводниковых интегральных микросхем. Гетероэпитаксиальные структуры выпускают со слоями кремния с электропроводностью п- и р-типа и удельным сопротивлением 0,1—10 Ом-см. Толщина слоя кремния составляет 2—20 мкм. Толщина всей гетероэпитаксиальной структуры равна 200—300 мкм.

Гетероэпитаксиальные структуры имеют следующее обозначение:

КНС 10КДБ-°'5 или КНС ''2КЭФ-45 , 18с250 60с250

где КНС — кремний на-сапфире; числитель указывает параметры эпитаксиального слоя, а знаменитель — параметры пластины (подложки) .

Первая цифра в числителе указывает толщину эпитаксиального слоя кремния. Буквы в числителе соответствуют названию и типу электропроводности кремния (КДБ — кремний с дырочной электропроводностью, легированный бором; КЭФ — кремний с электронной электропроводностью, легированный фосфором). Вторая цифра в числителе указывает удельное сопротивление слоя кремния. Первая цифра в знаменателе соответствует диаметру пластины (подложки), буква — материалу подложки (С — сапфир), а вторая цифра указывает толщину пластины сапфира.

Кремниевые структуры с диэлектрической изоляцией (КСДИ) применяют для изготовления монолитных интегральных микросхем. Структуры представляют собой пластины из поликристаллического кремния, содержащие со стороны рабочей поверхности островки монокристаллического кремния с электропроводностью п- или р-типа, ориентированные в плоскостях (Ш) или (100), изолированных от поликристаллического кремния слоем диоксида кремния и размещенных по заданной топологии.

Структуры производят двух видов: с высоколегированным скрытым слоем с электропроводностью п+- или р+-типа, выходящим на рабочую поверхность, и без .скрытого слоя. Скрытый слой л+-типа легируется мышьяком или фосфором, а р+-типа — бором.

Скрытые слои п+- или р+-типа получают методом диффузии или. эпитаксии.

Пример записи структуры:

КСДИ 40 ЗАКЭФ-0,5/0,1-(П1)/п+-МЭ

15* 12~о«э

КСДИ 40 з^эф-0'5/0'1^1")/-. а 15-12-55

25

где в числителе буквы КСДИ означают название структуры, 40 — диаметр структуры: ЗАКЭФ-0,5/0,1 — марка монокристаллического кремния; (111)—ориентация монокристаллических островков, /«+ — тип электропроводности; ? — легирующий элемент (мышьяк); Э — способ получения островков (эпитаксия); прочерк после наклонной черты в числителе (/-) означает отсутствие скрытого слоя; в знаменателе 15 — ширина разделительной дорожки между элементами модуля; 12 — толщина монокристаллического слоя кремния в островках, мкм; 55 —ширина разделительной дорожки между островками монокристаллического кремния в модуле, мкм.

Структуры имеют общую толщину 240 мкм с отклонением от номинала ±10 мкм. Толщина скрытого слоя 5 мкм, его поверхностное сопротивление 20 Ом/С]. Толщина изолирующего слоя диоксида кремния 2,5 мкм.

Э пит аксиальные структуры кремния со скрытыми слоями (ЭСС) представляют собой сложные композиции, в которых скрытые слои кремния легированы сурьмой, а эпитаксиальный слой с электронной электропроводностью легирован фосфором. Пример

записи: ЭСС 12КЭФ-0,8/3,5КЭС30 312КДБ-10 (111)-8, [112J-45

где в числителе 12 —номинал толщины эпитаксиального слоя, мкм; К — материал эпитаксиального слоя (кремний); Э — электронный тип электропроводности эпитаксиального слоя; Ф —легирующий элемент эпитаксиального слоя (фосфор); 0,8 —номинал удельного-сопротивления эпитаксиального слоя, Ом-см; 3,5 — номинал толщины скрытого слоя, мкм; К — материал скрытого слоя (кремний); Э — электронный тип электропроводности скрытого слоя; С — легирующий элемент скрытого слоя (сурьма); 30 —номинал поверхностного сопротивления скрытого слоя, Ом/D; в знаменателе 312 — номинал толщины эпитаксиальной структуры, мкм; К — материал подложки (кремний); Д — дырочный тип электропроводности; Б— легирующий элемент (бор); 10 —номинал удельного сопротивления подложки^Ом · см; (111)—8 —ориентация подложки с отклонением 8°; [112]—ориентация базового среза; 45 —номинал диаметра структуры.

Топология, размеры и расположение участков скрытого слоя устанавливаются конструкторской документацией на определенный вид и тип интегральной микросхемы. Номиналы толщины эпитаксиального слоя могут изменяться от 6 до 15 мкм с допустимым отклонением от номинала ±10%- Номиналы удельного сопротивления эпитаксиального слоя могут составлять от 0,15 до 5 Ом-см с допустимым отклонением от номинала не более 25%. Номиналы поверхностного сопротивления скрытого я+-слоя имеют значения 15, 20, 25, 30, 40 и 50 Ом/D с допустимым отклонением 25%. Номиналы толщины скрытого слоя 2,5; 3,5; 5,0; 7,0; 10 мкм. с допустимым отклонением 30%. Плотность дислокаций в эпитаксиальной слое не превышает 104 см~2. Отношение эффективной толщины

26

и-слоя над п+-областью к толщине эпитаксиального слоя равно 85%·

Кремниевые э пит аксиальные структуры с комбинированным диэлектриком (КСКД) применяют для изготовления МДП-структур

и приборов на их основе и обозначают: КСКД

l.OSiO.

'2

0,03Si3^4 0,05SiO2 1.5КЭФ1.51015 200КЭС0.01

где первая, вторая и третья строки указывают толщину и материал диэлектрика, четвертая строка — параметры эпитаксиального слоя кремния (1,5 —толщина слоя, КЭФ — кремний с электронной электропроводностью, легированной фосфором, 1,5· 1015 — концентрация фосфора в эпитаксиальной слое кремния, см-3); пятая строка — параметры подложки (200 — толщина подложки, КЭС — кремний с электронной электропроводностью, легированный сурьмой); 0,01 — удельное сопротивление подложки кремния.

Кремн