Получение заготовок и очистка

Технология производства p-n перехода

Классификация переходов

1. По материалу контактирующих веществ:

- p-n переход (обычно монокристалл);

- p⁺-p, n⁺-n – переходы между областями с различной концентрацией примеси одного типа (где верхний индекс «+» соответствует слою со значительно большей концентрацией примеси);

- гетеропереходы – переходы между различными полупроводниками, отличающимися шириной запрещенной зоны;

- металл-полупроводник;

- металл-диэлектрик-полупроводник.

2. По закону изменения концентрации примесей:

- резкий или ступенчатый – переход с идеальной границей, по одну сторону которой находятся доноры с постоянной концентрацией N _Д, а по другую – акцепторы с постоянной концентрацией N _А или другими словами, переход, в котором область изменения примеси много меньше ширины перехода;

- плавный – переход, у которого в районе металлургической границы концентрация одного типа примеси постепенно уменьшается, а другого типа – растет. Сама металлургическая граница в этом случае соответствует равенству концентраций примеси (N _А = N _Д). По закону изменения концентрации примесей плавные переходы разделяют на линейные и экспоненциальные.

3. По соотношению концентраций примесей в областях:

- симметричный – N _А ≈ N _Д. Симметричные переходы не типичны для полупроводниковой техники;

- несимметричный – N _А >>N_Д. (p⁺-n) или N _А <<N_Д. (p-n⁺).

4. По технологии производства:

- сплавной;

- диффузионный;

- эпитаксиальный.

Заготовками для изготовления полупроводниковых приборов служат пластины германия или кремния толщиной 0,1…0,3мм. Эти пластины должны иметь весьма малое содержание примесей (например, для Ge – не более 10¹⁷) и обладать монокристаллической структурой. Германий и кремний обычно получают химическим путем из двуокиси. Однако полученные таким способом германий и кремний являются поликристаллическими веществами и с точки зрения требований полупроводниковой техники очень загрязнены. Поэтому особую проблему представляет очистка полупроводников и получение монокристаллов с предельными параметрами (типом проводимости, удельным сопротивлением и др.).

Методы очистки германия и кремния основаны на свойстве большинства примесей плохо переходить из жидкой фазы в твердую при кристаллизации. Если медленно охлаждать расплавленный германий или кремний, то в затвердевшей части примесей окажется меньше, чем в оставшейся жидкой. Отрезая от слитка ту часть, которая затвердела последней, можно исключить из полупроводника часть примесей. Подобные операции повторяют несколько раз и получают чистый металл. Этот принцип реализован в таких распространенных методах очистки полупроводника, как зонная плавка, выращивания кристалла из расплава (метод Чохральского) и бестигельная плавка, осуществляемых в атмосфере инертных газов или водорода.

При зонной плавке исходный материал помещается в челночный тигель из кварца или графита, относительно которого могут перемещаться катушки индукционного нагрева (группа из 5…6 катушек). При индукционном нагреве слиток расплавляется только под катушкой, перемещением которой примеси оттесняются в жидкой фазе к одному из краёв тигеля. Одновременное перемещение нескольких катушек позволяет получить за одну «протяжку» более высокую степень очистки.

Дата добавления: 2014-01-20