Разработка отдельных базовых процессов формирования активных областей силовых кремниевых транзисторов

• Автор: Шангереева, Бийке Алиевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. КОНСТРУКТИВНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР

1.1. Технологические особенности изготовления мощных транзисторов

1.2. Конструктивные особенности изготовления мощных транзисторных структур

1.3. Особенность требований, предъявляемых к параметрам

Р силовых кремниевых транзисторов

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФОРМИ

РОВАНИЯ АКТИВНЫХ ОБЛАСТЕЙ СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

2.1. Модель очистки поверхности кремниевых пластин

2.1.1. Метод динамического равновесия в процессе очистки поверхности кремниевых пластин в деионизованной воде
2.1.2. Фильтрационная модель очистки поверхности кремниевых пластин
2.2. Модель диффузии фосфора с применением твердого
планарного источника
2.2.1. Диффузия в технологии полупроводниковых приборов
2.2.2. Моделирование диффузионного процесса
2.2.3. Расчет технологических режимов диффузии фосфора
23. Математическая модель пирогенного окисления
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПЛАСТИН
3.1. Модернизация оборудования химобработки кремниевых 4 пластин
3.2. Методы контроля очистки пластин
3.3. Определения контроля поверхностного сопротивления
3.4. Методика исследования параметров окисных пленок
ГЛАВА 4, ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ
АКТИВНЫХ ОБЛАСТЕЙ СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
4.1. Оптимизация технологического процесса очистки пластин
4.2. Оптимизация технологического процесса диффузии фосфора для формирования диффузионных кремниевых структур
4.3. Оптимизация технологического процесса пирогенного окисления
4.4. Разработка структуры силового кремниевого транзистора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


При диффузии из газообразной фазы пластины полупроводника вместе с веществом - диффузантом могут помещаться в герметизированный объём и нагреваться до высокой температуры, при которой это вещество испарится и создаст в объёме достаточное давление паров, а коэффициент диффузии примеси возрастет до такой величины, что её проникновение на заданную глубину потребует не слишком много времени (реально время выбирается в диапазоне от десятков минут до нескольких часов). Возможно также помещение пластин полупроводника в трубу, расположенную внутри нагретой печи и имеющую входное и выходное отверстия, через которые пропускается поток газа. Могут быть использованы и другие варианты диффузии с использованием потока газа-носителя. При диффузии из жидкой фазы источником легирующей примеси может быть жидкая пленка, покрывающая поверхность полупроводниковой пластины, но не способная растворить полупроводник (это обычно диффузия из жидких окислов и стёкол), или металлическая капля, вплавляющаяся в полупроводник, если температура достаточно высока для того, чтобы через границу расплав -твердый полупроводник переносилось заметное количество примеси. Процесс диффузии из вплавляющейся капли называется обычно сплавлением - диффузией. При диффузии из твердой фазы вводимая в интересующие нас области полупроводника примесь находится в процессе диффузии только в твердом растворе. С этой целью возможно использование рекристаллизованного слоя или легированной твердой пленки окиси или стекла, находящейся в процессе диффузии только в контакте с поверхностью полупроводника. Возможно также предварительное нанесение на поверхность пластины полупроводника пленки самого диффундирующего элемента (например, напылением в вакууме) или использованием в качестве источника легирующего элемента тонкого поверхностного слоя самого полупроводника, в который предварительно путем, скажем, диффузии из газовой фазы вводится этот элемент) удобный процесс носит название двухстадийной диффузии). Можно, наконец, создавать область с повышенной концентрацией интересующих нас примесей внутри полупроводникового кристалла во время выращивания слитков, а для создания транзисторных структур использовать диффузию из этих областей в процессе последующей высокотемпературной выдержки (такой метод называется выращиванием с последующей диффузией). Среди большого количества различных видов транзисторных структур, получаемых с помощью диффузии, можно выделить два основных типа. К первому типу относятся структуры, получаемые с помощью двусторонней диффузии. В пластину полупроводника с помощью диффузии вводятся с обеих сторон примеси, создающие в ней области с проводимостью противоположного знака по отношению к исходной проводимости. При этом в пластине получаются два перехода, граница которых повторяет по форме соответствующую поверхность пластины. Исходный полупроводник между переходами, в котором диффундирующие примеси не изменили типа проводимости, служит базовой областью транзистора. Чтобы получить невыпрямляющий контакт с базовой областью, можно использовать несколько приемов. Можно вплавить в полупроводник электрод, создающий в рекристаллизованном слое проводимость того же типа, что и в базовой области. Тогда после вплавления на достаточно большую глубину электрод будет иметь невыпрямляющий контакт с базой и выпрямляющие контакты с эмиттером и коллектором. Можно после осуществления диффузии провести селективное стравливание части эмиттерного слоя с тем, чтобы обнажилась базовая область, а затем создавать невыпрямляющий контакт к этой открытой части базовой области. Можно, наконец, провести диффузию примеси с эмиттерной стороны пластины не всюду, а локально, защитив определенные участки поверхности. На этих участках впоследствии базовая область будет выходить на поверхность кристалла и к ней будет удобно осуществить создание невыпрямляющего базового контакта. Ко второму типу диффузионных транзисторных структур относятся те, которые изготовляются с помощью односторонней диффузии. В этом случае исходная пластина становится впоследствии телом коллектора транзистора.