Электронная техника
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА
Вариант №50
Методы формирования и виды электронно-дырочных переходов
А). виды электрических переходов между двумя слоями полупроводника
Электрический переход между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность n - типа (электронную, а другая - р - типа (дырочную), называют электронно-дырочным переходом, или, кратко, р - n-переходом.
Электрические переходы между двумя областями полупроводника одного и того же типа электропроводности, с различающимися значениями удельной электрической проводимости, называют изотипными переходами. Изотипные переходы могут быть электронно-электронными (n - n+) или дырочно-дырочным (р -р+). Знаком + условно отмечается область с более высокой удельной электрической проводимостью.
В зависимости от используемых для образования электрического перехода полупроводниковых материалов различают гомогенный переход (гомопереход), образованный в одном полупроводниковом материале - германии (Gе), кремнии (Si), арсениде галлия (GаАs) и др., и гетерогенный переход (гетеропереход), образованный смежными областями полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны: германий - кремний, германий - арсенид галлия и многие другие. Например, такие структуры получили широкое распространение в оптоэлектронике: многие светоизлучающие диоды строятся на структуре - GаАlАs - GаАs , полупроводниковые лазеры - на структуре - InР - GаIn - АsР.
В). методы формирования р - n-переходов
В основе работы большинства полупроводниковых приборов и активных элементов интегральных микросхем лежит использование свойств р - n-перехода. Однако р - n-переход не может быть создан путем простого соприкосновения двух полупроводниковых кристаллов с разными типами электропроводности , так как при этом между кристаллами всегда будет существовать некоторый промежуточный слой. Обычно р - n-переходы создают с помощью специальных технологических приемов.
По технологии изготовления р - n-переходы могут быть разделены на сплавные и диффузионные.
Для изготовления сплавного перехода пластину кремния (Si), например, n - типа тщательно шлифуют до необходимой толщины, затем на ее поверхности укрепляют небольшую таблетку элемента III группы (обычно это - бор (В); галлий (Gа) , индий (In)) и помещают в печь, где она нагревается до температуры ниже точки плавления полупроводника, но выше точки плавления примеси. В результате происходит вплавление в полупроводниковый кристалл примеси и формирование р - n-перехода.
Для изготовления диффузионного р - n-перехода используют планарно-эпитаксиальную технологию.
рис. 1 последовательность планарной технологии ИМС.
Подложки в виде тонких 100 мкм) круглых пластин нарезаются из монокристаллического кремниевого цилиндра, выращенного путем постепенного вытягивания затравки из расплавленного чистого поликристаллического кремния (может использоваться также - германий (Gе). Для получения соответствующей проводимости полупроводниковой подложки в расплав кремния при выращивании монокристалла могут быть добавлены примеси n- или р - типа. Пластины шлифуются и полируются до получения оптической чистоты поверхности. С одного края пластины делают сегментированный срез, служащий в дальнейшем в качестве базы для точной установки ориентации.
На полученных таким образом подложках наращивают эпитаксиальный слой толщиной порядка 10 мкм путем осаждения из газовой среды при высокой температуре кремния, образующегося при восстановлении водородом четыреххлористого кремния. При этом кристаллическая решетка выращенного слоя является точным продолжением кристаллической решетки подложки. Добавка в основную смесь газов соответствующих примесей определяет проводимость получаемого эпитаксиального слоя.
Окисляя затем пластину при температуре 900 - 12000С в атмосфере кислорода или водяного пара, на поверхности эпитаксиального слоя формируют тонкую изолирующую пленку SiО2.
Формирование в кремниевой пластине отдельных участков различной проводимости производят с помощью диффузии примесей через окна, образованные в пленке двуокиси кремния. Для образования таких окон, как правило, применяются методы фотолитографии, включающие в себя нанесение на поверхность кристалла тонкого слоя фоточувствительного полимера - фоторезиста. На фоторезист затем проектируется нужный рисунок-конфигурация, и полученные таким образом изображения проявляются. В результате одни участки фоторезиста полимеризуются и прочно сцепляются с основанием, другие - неполимеризованные - удаляются. Через окна производится травление пленки окисла.
В результате последовательного проведения нескольких циклов окисления, фотолитографии и диффузии в эпитаксиальном слое образуются участки, эквивалентные по своим свойствам резисторам, диодам и транзисторам.
Планарно-эпитаксиальная технология получила наибольшее распространение в производстве интегральных микросхем.
Для изготовления полупроводниковых приборов с заданными электрическими характеристиками необходимо очень точно выдержать размеры областей кристалла с разными типами электропроводности. В сплавном переходе конфигурация отдельных областей сил