10-04-2020-МГТУ-ТЕХН-ИЗГ-PN-ПЕРЕХОДА-ЧАСТЬ1 (1171911)
Текст из файла
P-N ПЕРЕХОДТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯВАХ P-N ПЕРЕХОДАВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ ДИОД( часть1)P-N ПЕРЕХОД Технологии изготовленияРавновесное состояние p-n переходаСлой между двумя областями полупроводника сразличными типами электропроводности называетсяэлектронно–дырочным переходом или p-n переходом.• Механическимсоприкосновениемpиnполупроводников идеального контакта между ниминельзя получить из - за мельчайших шероховатостейконтактирующих поверхностей, и, как следствие, наличиев контактной области воздуха, окислов и загрязнений.•••P-N ПЕРЕХОД Технологии изготовленияРавновесное состояние p-n перехода• Поэтомуэлектронно – дырочные переходы получаютвведением в монокристалл полупроводника различнымспособом акцепторной и донорной примесей, которыепозволяют получить резкие границы между p- и n-областями.• В большинстве случаев полупроводниковые диоды с p-n –переходами изготавливают несимметричными. Поэтомуколичество неосновных носителей, инжектируемой из сильнолегированной (низкоомной) области, называемой эмиттеромдиода, в слаболегированную (высокоомную) область,называемую базой диода, значительно больше, чем впротивоположном направлении.P-N ПЕРЕХОД Технологии изготовления• 1)По типу изготовления p-n перехода• диоды делятся• на плоскостные и точечные.• 2)По технологии изготовления p-n перехода• диоды делятся• на сплавные,• диффузионные и др.•P-N ПЕРЕХОД ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ• Длясоздания плоскостного p-n – перехода вполупроводник с заданным типом проводимости вводятпримеси, которые создают в нем примесь другого знака.По способу создания эмиттера плоскостные переходы(диоды) делятся на• сплавные;Структура диода (p-n переход)P-N ПЕРЕХОД Технологии изготовленияРавновесное состояние p-n перехода• диффузионные.• Сплавной переход образуется в результате вплавления вполупроводник, например, типа n и последующейкристаллизации в нем металла или сплава, содержащегоакцепторные примеси.• Плоскостные сплавные диоды имеют большую площадьp-n перехода.
Такие диоды используют в сильноточныхимпульсных цепях в случаях, когдавысокогобыстродействия от диода не требуется.P-N ПЕРЕХОД Технологии изготовленияРавновесное состояние p-n перехода• Сплавные диоды, например германиевые (типа Д7,Д302-Д305, кремниевые типа Д202-205) обладаютзаметной емкостью (десятки – сотни пикофарад), апотому находят основное применение для выпрямленияпеременных токов низких частот.• Изготовление:• В пластинку германия Ge n-типа вплавляют притемпературе 500°C каплю индия, которая, сплавляясь сгерманием образует слой p-типа. Область сP-N ПЕРЕХОД (сплавные диоды) Технологииизготовления• электропроводностьюp-типа имеет более высокуюконцентрацию примеси по сравнению с основнойпластикой сравнительно высокоомного германия, ипоэтому является эмиттером. К основной пластинкегермания и индия припаивают выводные проволочки,обычно из никеля.•Плоскостной сплавной диод••••Диоды серии Д7 (Д7Д)•P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технологияизготовления• При диффузионном методе (этот метод получил большоераспространение) примеси вводятся в полупроводник изгазовой фазы.
Для этого полупроводник помещают в печь,наполненную парами примеси, и нагревают до температуры,близкой к температуре плавления полупроводника. Дляинтенсивной диффузии основной полупроводник нагреваютдо более высокой температуры, чем в методе сплавления.Например, пластинку кремния n- типа нагревают дотемпературы 900° С и помещают в пары индия. Диффузияиндия в полупроводник создает в нем слой с дырочнойпроводимостью. На пластинке образуется слой p-типа.P-N ПЕРЕХОД (диоды) ТехнологияизготовленияИзменяя длительность диффузии можно довольно точнополучать слой нужной толщины. Диффузионный слойиграет роль эмиттера.• При введении примесей методом диффузии атомыпримеси проникают на относительно большую глубину восновной полупроводник, поэтому p-n переходполучается плавным. Проникая на некоторую глубинупод поверхностью, диффундирующие атомы меняют типпроводимости этой области кристалла, вследствие чеговозникает p-n – переход.•P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технологияизготовления• Для получения малой емкости осуществляют травлениеприповерхностных слоев полупроводника, после которого pn переход сохраняется лишь на очень малом участке,имеющем вид столика, возвышающегося над остальнымкристаллом.
Такой вид кристалла называютмеза –структурой.• Важнейшей особенностью диффузионных диодов являетсясуществование в базе встроенного тормозящего поля,обусловленногонеравномернымраспределениемпримесей.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• Как и сплавные, диффузионные диоды представляют собойприборы с плоскостным p-n переходом.• Существуетнесколькоразновидностейпланарныхдиффузионных технологий.• Планарная технология (от англ. Planar- плоский) – совокупностьспособов изготовления полупроводниковых приборов иинтегральных микросхем (ИМС) путем формирования ихструктур только с одной стороны пластины (подложки),вырезанной из монокристалла.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• Планарнаятехнологияявляетсяосновоймикроэлектроники, ее методы используются приизготовлениирядатвердотельныхприборов(например, лазеров)• Микроэлектроника–разделэлектроники,занимающейсяразработкой,изготовлениемииспользованием электронных устройств с минимальновозможными габаритами и высокой надежностью,изготовляемых на основе интегрально – групповойтехнологии.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• Интегральная технология – приемы изготовления большегочисла изделий в едином технологическом процессе.• Групповые методы технологии – использование малогочисла технологических приемов для изготовления большегочисла различных, но сгруппированных по определеннымпризнакам изделий.• Чем больше площадь кристалла (кремниевой подложки) темболее сложную интегральную схему (ИС) можно на нейразместить.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• При одной и той же площади кристалла можно увеличитьколичество элементов (степень интеграции), уменьшая ихразмеры и расстояние между ними.• Например, в мобильном сегменте рынка фирма INTELвыпустила семейство процессоров Ice Lake – 10-е поколение,по технология 10 нм, площадь кристалла -122,52мм2 .•P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологииБАЗОВЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СОЗДАНИЯПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ СТРУКТУРПланарная технология базируется на следующих базовыхтехнологических процессах изготовления интегральныхсхем (ИС) • Изготовление подложки →окисление →техника масок→травление→ легирование → металлизация → резкакристалла, контроль → корпусированиеP-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• Рассмотрим некоторые из операций, используемых приизготовлении ИС.• 1.Подготовительные операции включают• получение монокристаллических слитков кремния путемкристаллизации из расплава;• разрезание круглых слитков (диаметр 80….
122 мм) намножество круглых тонких (0,4…0,5 мм) пластин;• шлифовку и полировку поверхности пластин;P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• очистку поверхности пластин от загрязнения органическимивеществами.• 2. Эпитаксия.• Эпитаксиейназываютпроцесснаращиваниямонокристаллических слоев на подложку, при которомкристаллогафическая ориентация наращиваемого слояповторяет кристаллографическую ориентацию подложки. Внастоящее время эпитаксия в основном используется дляполучениятонкихрабочихслоеводнородногополупроводника на сравнительно толстой подложке,которая играет роль несущей конструкции.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• 3. Окисление полупроводника необходимо для созданияна его поверхности защитных тонких и прочных окисныхпленок.
Кремний, как материал для изготовленияинтегральных схем удобен тем, что на его поверхностилегко создать пленку двуокиси кремния Si2 .• Поверхность кремния всегда покрыта «собственной»окиснойпленкой,полученнойврезультате«естественного»окисленияприсамыхнизкихтемпературах.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• Однако эта пленка имеет слишком малую толщину (около 5нм), чтобы выполнять какую – либо функцию. Поэтому втехнологии изготовленияИС пленку Si 2 создаютискусственным способом.• Окисление кремния – одна из часто повторяемыхтехнологических операций при производстве ИС.• Si2 может выполнять может выполнять• функцию защиты кристалла; функцию маски, через окнакоторой вводятся необходимые примеси.•P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• Широкие возможности Si2 и простота его полученияво многом определили использование кремния, какосновного материала микроэлектроники.• Процесс получения Si2 проводится в окислительныхпечах при температуре 1000 °С … 1200°С.
Получаемые«толстые» слои Si2 используются (0.7-0.8 мкм) длязащиты и создания масок, а «тонкие» слои (0,1-0,2 мкм)в качестве, например, подзатворного диэлектрика вМДП – транзисторах.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияP-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• 4. Травление – это общее или локальное удалениеповерхностного слоя полупроводника на ту или иную глубинус помощью специальных химических травителей или путемионной бомбордировки поверхности.• В результате происходит изменение рельефа поверхноститвердого тела.• Травление используется, в частности, для создания окон взащитном слое двуокиси кремния Si , с целью проведениячерез них диффузии легирующей примеси.P-N ПЕРЕХОД (диоды) Технология изготовленияБазовые операции планарной технологии• 5.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
