Характеристика підготовки напівпровідникових пластин. Вивчення високотемпературної та низькотемпературної епітаксії. Особливість технології фотолітографічного процесу. Аналіз зміни коефіцієнта дифузії з температурою. Розрахунок флуктуації добротності.
Аннотация к работе
Актуальність даної теми полягає в розгляді планарної технології при виготовлені напівпровідникових приладах. На поверхні однорідної пластини монокристала кремнію р-типу термічним окисленням кремнію формується тонка захисна плівка двооксиду кремнію SIO2 Електронно-дірковий перехід утворюється в обємі напівпровідника під цим захисним шаром, що запобігає дії різних зовнішніх факторів на p-n-перехід, а також відіграє важливу роль у процесі виготовлення планарних структур, забезпечуючи проникнення домішки в певні ділянки кристала. Пластину кристала кремнію з рівномірною тонкою (товщина 0,5 мкм) плівкою SIO2 вкривають шаром світлочутливої емульсії - фоторезистом, то6то наносять на пластину кілька краплин фоторезисту і вміщують її у стіл центрифуги. Під час обертання під дією відцентрової сили фоторезист розтікається, утворюючи тонку рівномірну плівку, яку висушують. Потім пластин и з фоторезистом піддають спеціальній обробці, в результаті якої вилучається лак з тих ділянок, на які не діяло ультрафіолетове випромінювання.Сучасна планарна технологія включає ряд послідовних етапів виготовлення напівпровідникових приладів: вирощування на поверхні кремнієвої підкладки епітаксіального шару, окислювання поверхні кремнію, фотолітографію, дифузію, осадження тонких металевих плівок контактного шару. Після різання злитка на пластини на поверхні пластин залишаються сліди гофрообразної форми глибиною порядку 10 мкм і зруйнована кристалічна структура, однак, тому що для подальшого використання необхідно шорсткість поверхні пластини не більш 0.01 мкм, тому пластини спочатку притирають по обидва боки дуже дрібнозернистою шліфувальною пастою на дворазову глибину гофрообразних слідів і після цього полірують. Тому застосовують ще спеціальне травлення (хімічне полірування), що служить для видалення поверхневого шару підкладки, ушкодженого під час попередньої обробки (різання, шліфування і полірування), а також для розчинення уламків кремнію, розташованих на поверхні. [4] Застосування планарної технології на кремнії дає можливість сполучити термічне окислювання з процесом перерозподілу домішки (друга стадія дифузії), оскільки обоє ці процесу можуть здійснюватися при одній і тій же температурі, обраної з урахуванням вимог до дифузійних шарів. При нормальній температурі вона дуже мала (107 см-3), але при температурі 500...1200С досягає 1021см-3 за рахунок поверхневого випару атомів, дифузії атомів основного матеріалу з глибини пластини до її поверхні (що еквівалентно "дифузії" вакансій від поверхні всередину), а також зсуву атомів у міжвузілля внаслідок теплових коливань ґрат.Добротність варикапа визначається з виразу: , Rпосл = Rn Rб Rkn Rkp Rеп-п Rпідк Rпр, де Rn-опір n - області (розраховується n - p варикап); Опір бази варикапа будемо розраховувати за формулою: Площа p-n переходу Sp-n розраховується за заданим діаметром круглого вікна фотошаблона для дифузії фосфору: Зазвичай товщину бази Wб( див. Для знаходження в формулу (2.) підставляємо всі задані значення величин, замість Rпосл підставляємо значення Rб з формули (2.4), отримуємо: , де - якесь число, отримане від перемноження підставлених значень dеп, Сном і т.д. Підставивши значення с та в формулу (2.10), знаходимо (середньоквадратичне відхилення, якщо брати ,то буде дисперсія): Розрахуємо тепер Сном за формулою: Повернемося знову до розрахунку і розрахуємо похідну , використовуючи формулу (2.2): Тепер, підставивши знайдені значення і в формулу (2.7) знаходимо дисперсію за заданим відхиленням питомого опору бази : Далі розрахуємо дисперсію добротності за заданими відхиленнями товщини епітаксійної плівки за формулою: , Дисперсію товщини епітаксійної плівки знаходимо аналогічно дисперсії ?еп: , де - максимальне відхилення значення товщини епітаксійного шару. напівпровідниковий пластина епітаксія дифузія Пробивна напруга плоского різкого n -рпереходу визначається за формулою: Розрахуємо дисперсію пробивної напруги за формулою: , Для розрахунку необхідно знайти похідну , тобто похідну по ?еп від виразу (2.28): Далі використовуючи знайдені значення та і підставивши їх у (2.29) знайдемо дисперсію пробивної напруги.Розглянуто розрахунок електричних параметрів електронних приладів по заданому розкиду їх фізичних параметрів за допомогою кореляційного аналізу.