Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

83
На границе этой пленки и подложки образуется p−n-переход.
Эпитаксиальные структуры обычно используются в планар-
ной технологии для уменьшения последовательного сопро-
тивления. Таким методом на поверхности сильнолегирован-
ной низкоомной подложки выращивают высокоомные эпи-
таксиальные слои, добиваясь желаемых электрических
свойств и механической прочности. Само осаждение эпитак-
сиальной пленки может производиться из газовой или жидкой
фазы.
Основная реакция, в результате которой на подложке
наращиваются кремниевые слои, состоит в восстановлении
тетрахлорсилана в водороде: SiCl
4
+2H
2
→ Si(твердый) +
4HCl (газ). Обычно кремниевые слои выращивают со
скоростью
1 мкм/мин при температуре 1200
0
С и выше. Молярная кон-
центрация SiCl
4
, т.е. отношение числа молекул SiCl
4
к обще-
му числу молекул газовой смеси, составляет 0,01%. Эпитак-
сиальные слои также получают выращиванием из жидкой
фазы, что широко используется при работе со сложными по-
лупроводниками. При молекулярно-лучевой эпитаксии уда-
ется контролировать с большой точностью состав полупро-
водниковой пленки в слоях толщиной порядка атомных раз-
меров.
Для легирования пленок акцепторной примесью к SiCl
4
добавляют бромид бора BBr
3
, для легирования донорной при-
месью добавляют хлорид фосфора РСl
3
.
Примером жидкостной эпитаксии может служить выра-
щивание эпитаксиальных пленок GaAs на GaAs-подложке из
раствора арсенида галлия в расплавленном металлическом
галлии. Количество GaAs в растворе подбирают таким, чтобы
выше некоторой температуры T
1
он находился в ненасыщен-
ном состоянии, а ниже T
2
− в перенасыщенном. Раствор на-
гревают до температуры T
l
и покрывают им пластины арсени-
да галлия, нагретые до этой же температуры. После этого
температуру печи делают ниже T
1
и из пересыщенного рас-
твора арсенида галлия на поверхности подложек начинают
84
расти монокристаллические пленки GaAs. Для легирования
таких пленок в раствор вводят соответствующие легирующие
присадки.
Чем ниже температура и меньше время протекания эпи-
таксии, тем более резкими получаются p−n-переходы.
В последнее время развивается и метод эпитаксии в ва-
кууме (10
-7
-10
-8
Па), когда на подложку направляется поток
атомов осаждаемого вещества. Если осаждается сложное со-
единение (например, GaAs или Ga
x
Al
1-x
As), то каждая компо-
нента поступает на подложку из отдельного источника. Та-
ким способом, получившим наименование молекулярно-
лучевой эпитаксии, можно создавать пленки контролируе-
мого состава очень малой толщины, вплоть до нескольких
нанометров.
В настоящее время наиболее точно контролировать рас-
пределение примесей позволяет метод ионной импланта-
ции. Ионную имплантацию можно производить при комнат-
ной температуре, а возникающие в процессе имплантации
дефекты кристаллической решетки устраняют путем после-
дующего отжига при температуре
0
700 С и ниже. Следова-
тельно, ионная имплантация является относительно низко-
температурным процессом по сравнению с диффузией, кото-
рая обычно проводится при температуре
0
1000 С и выше.
Ионная имплантация представляет собой введение в под-
ложку заряженных атомных частиц, обладающих определен-
ной энергией, с целью изменения электрических, металлурги-
ческих и химических свойств подложки. Обычно используют
ионы с энергией в диапазоне 10-400 кэВ, а типичные дозы ио-
нов варьируют от 10
11
до 10
16
ион/см
2
. Основные достоинства
ионной имплантация заключаются в следующем:
1) общая доза примеси, глубина профиля и поверхностная
однородность строго контролируются;
2) процесс протекает при низкой температуре;
3) имплантированная область точно совмещается с краем
маски.

Страницы