Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 43 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

85
Наконец, все более широкое распространение находит
метод получения p−n-переходов с помощью ионного легиро-
вания, когда на полупроводниковую подложку данного типа
проводимости направляется пучок ионов примеси противопо-
ложного типа. Энергия ионов в пучке составляет десятки-
сотни тысяч электрон-вольт. Эти ионы застревают в припо-
верхностном слое полупроводника, правда, в основном в
электрически неактивном состоянии (в междоузлиях). Чтобы
сделать имплантированную примесь электрически активной
(перевести ее в узлы решетки), необходим отжиг, т.е. прогрев
пластин в течение некоторого времени (обычно десятков ми-
нут). При отжиге происходит не только активация примеси,
но и восстановление нарушенной при имплантации кристал-
лической решетки. Если отжиг производится при не слишком
высокой температуре (для кремния − ниже 1000°С), то p−n-
переход получается достаточно резким.
Начиная с 1974 г., интенсивно изучается лазерная обра-
ботка полупроводников. Лазерное излучение высокой интен-
сивности (импульсная генерация рубинового лазера или не-
прерывная генерация аргонового лазера) способно устранить
нарушения кристаллической решетки, вызванные ионной им-
плантацией, а также рекристаллизовать аморфные полупро-
водниковые пленки. Потенциальные преимущества лазерного
процесса обработки состоят в следующем:
1) в управлении глубиной расположения отжигаемого слоя
и профиля примеси за счет избирательного поглощения ла-
зерного излучения и времени действия лазерного импульса
или сканирования луча. Особенность лазерного излучения
заключается в возможности активировать имплантированную
примесь без ее перераспределения;
2) в высокой степени локализации процесса обработки
вплоть до микронных масштабов, поскольку луч лазера до-
пускает фокусировку до таких размеров;
3) в рекристаллизации материала из аморфного слоя на
кристаллической подложке или образовании поликристалли-
86
ческих пленок с большим размером зерна из пленок, нане-
сенных на изоляторы.
Практически большинство примесных профилей в p−n-
переходах можно отнести к одному из двух предельных слу-
чаев: резкому переходу со ступенчатым распределением при-
меси и плавному переходу с линейным распределением при-
меси. Ступенчатая аппроксимация обеспечивает адекватное
приближение для сплавных переходов, мелких диффузион-
ных переходов и ионно-имплантированных переходов. Ли-
нейная аппроксимация пригодна для глубоких диффузионных
переходов.
5.3. Диаграмма энергетических зон
равновесного p−n-перехода
Пусть имеется образец монокристалла, изготовленного
таким образом, что относительная доля примесных атомов
составляет 10
-11
. При этом можно считать, что данный кри-
сталл является собственным полупроводником. Из монокри-
сталла вырезается тонкая пластина, в которую внедряются
донорная или акцепторная примесь. Для этого можно исполь-
зовать, например, управляемый процесс диффузии или вырас-
тить на поверхности эпитаксиальный слой. В результате об-
разуется p−n-переход.
Примесный полупроводник, используемый для соз-
дания
p−n-перехода, должен содержать незначительную долю при-
месных атомов, например, один примесный атом на сто мил-
лионов атомов чистого вещества. Это нужно для того, чтобы
носители, пересекающие p−n-переход, не испытывали реком-
бинации. Переходы мощных дискретных приборов имеют
квадратную форму со стороной примерно 3 мм; толщина пе-
реходов ИС не превышает 0,01 мм.
В полупроводнике с областями p- и n- типов, образую-
щими переход, можно выделить следующие пространствен-

Страницы