Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 12
Текст из файла (страница 12)
с температурой эмнттерной илп базовой диффузии в !7'С и зм!'С. Счнтзтть что диффузии проводится при НОО 'С. (Ответ: 0,0667'С ил~ 6,6зсз!'С. Оть:етим, что изменение температуры диффузии на 1 'С вЂ” это всего лишь 0,1 Ж, если же температура изменится на 1 зй, величина йр изменится почти на 70 3ю) 1,5. Имплантат)ия ионов бора и диффузионная разюнха. После имплантации ионов бора и последующей разгонки прн 1150'С образуется диффузионный слой с поверхностной концентрацией бора 1 ° 1(Рз см-з н гчубиной перехода 3,0 мкм, Концентрация фосфора в подложке 1 ° 10тз см-з, Найти. а) время диффузии (ответ: 54,3 мин); б) дозу имплантируемых ионов (ответ: 1,0 10ы см з); в) среднее удельное сопротивление диффузионного слоя (ответ: 0,15 Ом см); Технология изготоеления инпюегральных схем г) поверхностное сопротивление диффузионного слоя (ответ; — 500 Ом/квадрат); д) среднюю подвижность дырок в диффузионном слое (ответ: 123 смэ/(В с)); е) время имплантации на пластину, если ток пучка равен 50 мкд, диаметр пластины !00 мм и пластина сканируется ионным пучком по прямо)гольному растру (ответ: 32 с).
1.9. Определении профиля л гирогания. Диффузионный р"-слой, полученный путем имплантации ионов бора в подложку нз кремния с ко~щентрацней фосфора 1 10" см э и последующей разгонки прн !!50 'С, имеет глубину перехода 2,5 мкм. Чтобы найти распределение концентрации примеси и диффузионном слое, последовательно стравливают 0,2-мкм слов кремния и измеряют поверхностное сопротнвлевие после каждой операции травления. а) Показать, что поверхностное сопротивление удаленного слоя определяется зырюкеннем !/5Яа = (1.'/?з ) — (1//?з ), где 5/?э — поверх.
постное сопротивление удаленного слоя, /?з — поверхностное сопротивление, измеренное до стравливания этого слоя, /?з — поверхностное сопротивление, измеренное после стравливания этого слоя. Начальное значение поверхностного сопротивления 934 Ом/квадрат, после стравливании первого 0,2-мкм слоя поверхностное сопротивление возросло до 1!48,5 Ом/кводрат.
1.!айти: б) поверхностное сопротивление удаленного слоя (ответ: 5000 Ом/нвздраП; в) среднее удельное сопротивление удаленного слон (ответ: 0,1 Ом см); г) поверхностную концентрацию примеси в диффузионном слое йг(О) (отвег; 5.10" см з); д) времн вагонки (ответ: 42 мин); е) дозу ионов при имплаатацни (ответ; 4,4 10" см-'); ж) относительное изменение концентрации бора по толп!вне первого, второго, третьего, четвертого, пятого в шестого слоев.
Можно ли счи. тать, что выбранное приращение толщнны 0,2 мнм удобно для определения профиля легированкн? Ответ поясннть (ответ: в первом слое 4,1 )О, во втором 12,8 Ог(, в третьем 22,! Огю в четвертом 32,3 ОО, в пятом 44,3 огб, а шестом 55,3 ОО); а) средшою концентрацию бора во втором, четвертом, шестом, восьмом н десязом слоях (ответ: во втором слое 4,6.10" см-', в четвертом 3,1 ° 10" см-з, в пестом 1,5 10" см-э, в восьмом 5,3 !О'е см-з, в десятом 1,4 10те см г).
Расчет лорилмтрог процесса окисления 1.7. Найти время, необходимое зля выращивания ЯО-вм слон 583з на поверхности кремния прн температуре! 100 'С а) в сухом кислороде н б) во влажном кислороде (с добавлением паров Н,О) (ответ: 10 ч; 40 мин). 1.8, Показать, что если подвергнуть кремниевую пластину ряду последовательных операций термического окисления, то результирующая толщина окисла х/ бУдет опРеделатьск нз выРажениЯ х/ = х, +хе+ хз+..., где хт, хз, хг, ... — значения толщины окисла, которые бьии бы полу. чены при проведении каждой иэ этих операций на неокнсленной пластине.
1.9, В маскирующеы оксидном сяое толщиной х/т вытравливается диффузион. ное окно (рис. 3!.9, а). В окне снова выращивается свой окисла толщиной х, при этом толщина маскирующего оюкла возрастает до х/э (рис. 31.9, б). Показать, что: 3 Соклоф С, Глава 7 а) Разность толщнн окислов опРеделЯетсЯ выРажением х(э — хм = = (х!!+ х„) — х, б) высота ступеньки на поверхности кремния определяется выралгенпем Лхн = 0,44 (хм — х(з+ хД); в) высота стУпеньки окисла опРеделЯетсЯ выРаженнем Лх = х( — хм+ +;, г) Найти высоту ступеньнп на поверхности кремния и ступеньки окисла, если х = 500 ин и хт,= 500 нм (ответ.
128,9 нм, 336 им). Иигустриюигсй Унио дпч Уиддруеиа этупен о а Уониеге ролью дноенирунлгиен окиене -+— ~ Грелгниедан подпоолпга Ъ1 Ю к„- з Рнс. 31.9. х.(0. Поверхность кремниевой пластины покрыта маскирующим окнслоч толщшой 500 нм, В окисле вытравливается окно для базовой диффузии, а после проведения диффузии в окне снова вырап!ивается оквсел толщи. ной 500 нм, Затеи в пределах первого окна вытравливается второе окно для эмпттерной диффузии, а после проведения диффузии в этом окне снова выращивается окпсел голщпиой 500 нм, как показано на рнс.
31.10. Нанти х„х,, Лхз, Лх, и высоту двух ступенен на поверхности кремния. (Ответ 888 пм, 707,1 нм, 309 нм, 336 нм, !50,1 вм, 128,9 нм.) гЪ"тоже а п-типа Рис, 31.!О. 1.11. На окислешой поверхности кремния прови.итси измерение спектральной ,пшюимости коэффнцнепга охрах,ения. а) Показать, что толщина оксндного слоя 1 снязана с расстоянием между дв)чя соседними макспмуьыыи отражении соогиоищиием !Й= = лл [(1~да,1 — (1')эиэг) ), где и — показатель пРеломленнн оксид. ного слоя, Хю и йы+, — длина волн соселннх максимумов отражения.
б) Показать, по приьедснное вьше соотьошеи|ге справедливо также для двУх соседних минин)мов о~Рэжешгн с дливами волн ). и Хмэь и) Дли выращенного на поверхности кремния слоя 8!Оэ наблюдаются диа соседних максимума о~ражения с длинами волн 500 и 600 нм. Найти толщвну оксндного слои, если его показатель преломления ранен 1.5. !Ответ: 1000 нм,) г) Для слоя ЯОг ~аблюдаются деа соседних чиним)ма отражения иа длинах волн 545,4 и 666,7 им. Нанти толщину этого слов. ((уснет( 1000 им), Техноло ия изготаалгния интегральных схем 67 д) Слой ЯО, имеет толщину 600 нм. Найти длины волн, соответствуюшне максимумам н минимумам отражения.
(Ответ: максимумы — 1800, 900, 600, 450, 360, ЗОО,.„нм; минимумы — 3600, 1200, 720, 5!4, 400, ... нм.) Падаижнаств ногитгмй заряда. Подвижность носителей заряда (снобод. ных электронов п дырок) в полупроводнике уменьшаетси с ростом кои. центрзции примеси вследствие эффекта рассеяния на ионизованных при. месных атомах. Подвижность может быть найдена нз приближенного вы.
ряжения 1)р = ! 'р + 1(р, где р — подвижность носителей заряда, р — подвижность, которую имели бы носители, если бы рассеяние было ь связано только с колебаниями решетки, р — подвижность, которую ! имели бы носители, если бы рассеяние происходило только на ионизованных атомах примеси. ДЛЯ Рг СУЩЕСтВУЕт ПРИбЛнжЕННОЕ ВЫРажсинс Рг= КЛ"и ГДЕ Мг — КОН. цеитрация ионвзованных прнмесных атомов, К и и — константы. Используя приведенные ниже значения подвижности электронов и дырок в кремнии при 25'С, найти значения К н а, при которых вышеуказанное уравнение подвижноств в точности выполняется для Мг = 1 ° 10ы и 1 10'э см-з. Найти погрешность (в процентах), с которой могут быть определены значения подвижности дырок (кремний р-тнпа) н электронов (кремний л типа) с помощью данного уравнения при Мг = 1 ° 10'т н 1 ° 10ы см-з.
(Ответ: р-тип: К= 1164 1О-", се= 0,6021; при М) 1 10)' см-з погрешность равна нулю, прн Мг —— 1 ° 10'э см-з погрешность 5,05 95; и-тпп: К = 1,0 10-'т, а = 0,470; прп Мг = 1 !О" сыйэ погрешность +21 Зй, при (тг) = 1 ° !О" см-' погрешность — 5,9 ег1.) 1.!2. И,, смп(В е) ФГ, ела' ил.
еип(В е) 1 ° 10'з 1 )ОИ 1, РЗте 1 10'э Решеточная подвижность рг 400 250 100 28 500 1000 500 280 115 1500 «1,18. Загигимагть уделенага салротиалгния ат концентрации примеси. Напн- 8' сать машинную программу для определения завнсимоств удельного сопротивлении кремния р- и л-типа от концентрации примеси при 25'С. Использовать значения подвижности, найденные при решении задачи 1.12, Сравнить полученные результаты с графиком, приведенным на рнс. 1.18, э.
«1.14. Пааерхиастнаг гапротиеление диффузионных гласа, Написать машинную программу для определения зависимости поверхностного сопротивления диффузионного слоя с гауссовым распределением примеси от поверхностной концентрации М (0) и глубины перелопа х . При составлении программы можно использовать результаты, полученные при решении задач 1,!2 н !.13.
С помощью полученной программы найти значения поверхноствого сопротивления диффузионных слоев р-типа со следующими значениями параметров: а) М (0) = 1 ° 10'" см-з, х = З,О мкм, М, = 1 ° !Отэ см-э б) М (0) = 1 ° 10" ем-э, х = 3,0 мкм, М 1 ° 10ы см-э; 1 ' ' геь в) М(0) = 1 ° 1О'г см-э, х = З,О мкм, М = 1 10гз см-э! Г,газа 1 г) Н (0) =- 1 ° !Оы см-', х = 3,0 мкм, Ф = 1 ° 10'л см-з; мгь д) Н (0) = 1 1О" см-', х = 2,0 мклг, Аг .= 1 ° 10" см-з. ,Г ' гаь Сравнить результаты расчета с графиками, приведенными на рис.
1.18, а. *1.16. Нозерхггосглног солролшэхение ионна-легированных дггффуэионных схоеэ, Составить иашнннуго программу для определения поверхностного сопротивления диффузионных слоев, полученных с помощью имплантации низкоэнергетическпх ионов и послед) ющей разгонки. Поверхностное сопротивление должно быть представлено в функцвн дозы имплантации, глубины перехода и концентрации примеси в подложке.
На|пи поверхностное сопротивление слоя, легированного бором, с глубнюй перексда 2,5 мкм прп коицевтрацип примеси в подложке л-тапа 1 10" см-з н шге. дующих значениях дозы имплантации: 1 !О'э, 1 |Оы, 1.10г"", 1 ° 1игз, 1 10'г, 1 ° 10'л, 1 1О'з слг '. Сравнить полученные результаты с графиком, приведенным на рис. 2Л4. ЛИТЕРАТУРА Ваг.Еео А. Беппсопбис1огз апб Е|ес|гопгс Реч|сез, РгепИсе-НаИ, 1984. Вшауе !. ТЬе РЬуз)гз о1 Л||сго1аЬпса|юп, Р|епшп Ргеж, !982.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
