Особенности технологии диффузии и оборудование
Практически при диффузии использовать в качестве примеси чистые легирующие элементы трудно. Например, бор – это тугоплавкое вещество и давление паров бора мало. Фосфор при нагреве легко воспламеняется. Поэтому в качестве источников примеси применяют различные соединения легирующего элемента. Наиболее технологичными являются гидриды. Это газы В2Н6, РН3 и другие.
В этом случае источником примеси является баллон со сжатым газом. Возможность управлять подачей газа обеспечивает хорошую воспроизводимость результатов. Недостаток – высокая токсичность.
Галогениды это жидкие диффузанты, например, BBr3, PBr3.
Они обладают высокой упругостью пара при сравнительно невысоких t° диффузии. При применения жидких диффузонтах применяются обычное однозонные печи. В качестве газf-носителя используют аргон и другие инертные газы, которое не взаимодействуют с Si.
Окислы - твердые диффузанты - В2О3, Р2О5.
Они требует высокую и стабильную t°. Трудность заключается в регулировании давления паров. Обычно используют двух - зонные печи, в которых камера источников диффузантов и камера диффузии разделены. Каждая камера имеет свою систему нагрева.
Рассмотрим схему двух - зонной диффузионной установки.
1-Кварцевая труба с открытым выходом; 2-низкотемпературная печь, здесь обеспечивается 950-1050°С для окиси бора и 200-300°С для окиси фосфора; 3-высокотемпературная печь 1000-1300°С;4-кварцевая лодочка сдиффузантом; 5- кварцевая кассета с кремниевыми пластинами.
|
|
|
Ввод кварцевой трубы соединен с системой подачи газа-носителя. Эта система позволяет подавать газ-носитель, который вытесняет воздух из трубы. Проходя через зону (а) газ-носитель захватывает атомы примеси, испарившиеся в результате нагрева и переносит их в зону (б). В зоне (б) находятся кремневые пластины, нагретые до необходимой t°. Атомы примеси оседают на поверхности пластин и диффундируют внутрь.
Полный цикл диффузии:
1. Продувка реактора аргоном (для вытеснения кислорода)
2. Вывод реактора на заданный t° режим (2-3 ч.).
3. Загрузка через бокс кассеты с пластинами и прогрев ее в течении 20 мин при подаче аргона для удаления адсорбированных газов.
4. Подача аргона с пара-газовой смесью.
5. Выдержка при постоянной t° 
в течение времени диффузии.
6. Прекращение подачи смеси и замена кассеты с пластинами.
Замена кассет вносит в зону температурное возмущение, Для снижения его прогрев кассет часто ведут в два этапа. Для этой цели иногда используется конвейерные печи. В них кассета непрерывно движется внутри печи с необходимым профилем температуры.
Другие методы диффузии
Использование твердых планарных источников (ТПИ).
|
|
|
С увеличением диаметра пластин воспроизводимость параметров диффузионных областей пластины ухудшается. В этих случаях перспективно использовать ТПИ, которые располагают непосредственно в зоне диффузии между кремниевыми пластинами. ТПИ представляет собой пластину, содержащую твердый диффузант (окись бора или окись фосфора), а основой служит инертный тугоплавкий материал, например, нитрид бора (BN). При t° диффузии идет испарение борного ангидрида B2O3 и поступление его в пластину. Через определенное число циклов диффузии твердых планарный источник подвергают регенерации.
Диффузия из поверхностного источника.
Суть: на поверхности Si –пластины предварительно получают маску из окиси кремния, а затем на всю поверхность наносят слой окисла, легированного нужной примесью.
При высокотемпературном нагреве примесь из поверхностного источника диффундирует непосредственно в пластину. По достижении нужной глубины и нужной концентрации поверхностной источник стравливают.
Тема 12
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 330; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!