17. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей другого типа проводимостей: диффузия.

При производстве полупроводниковых ИМС используются следующие основные операции:

1. Получение слитка монокристалла кремния;

2. Резка кристалла на пластины;

3. Создание базовых областей;

4. Металлизация;

5. Контроль;

6. Резка на кристаллы;

7. Монтаж в корпус и герметизация;

Для производства полупроводниковых микросхем используются элементарные полупроводники и различные их соединения. В качестве материалов для акцепторной примеси используются элементы 3-ей группы - алюминий, галлий, бор, индий, а для донорной примеси используются элементы 5-ой группы - сурьма, фосфор, мышьяк, висмут. Поликристаллический кремний непригоден для производства интегральных микросхем, поэтому необходимо получить монокристалл кремния, причем с минимальным количеством дислокаций и примесей.

Получение слитка монокристалла кремния

Диффузия:В_результате_предыдущих(окисления ,фотолитографии,травления)операций на поверхности полупроводниковой пластины была сформирована маска из окисной пленки. Для создания областей другого типа проводимости на участках, незащищенных маской используются различные методы. Один из наиболее распространенных - это диффузия под действием температуры. В подавляющем большинстве случаев легирующая примесь вводится в монокристаллический кремний с целью изменения типа проводимости и образования p-n-перехода на определённой глубине. Изменение типа проводимости имеет место в случае, если максимальная концентрация введённой примеси превышает концентрацию исходную (N_исх). Образование p-n-перехода происходит на глубине Х_n, где концентрация введённой примеси оказывается равной исходной.

Основным требованием диффузионной системы является доставка диффундирующей примеси к поверхности подложки и проведение диффузии при определенной температуре в течении определенного промежутка времени. При проведении диффузии необходимо соблюдение следующих требований:

1. Возможность регулирования поверхностной концентрации примеси;

2. Отсутствие нарушения поверхности подложки при диффузии;

3. Возможность проведения диффузии одновременно на большом количестве пластин;

Существуют различные методы проведения диффузии, но рассмотрим только один метод, который носит название диффузия в запаянной ампуле (закрытой трубе). Осуществляется в запаянной и откаченной кварцевой трубе. После диффузии труба вскрывается. Такая система свободна от загрязнений. В системе запаянной ампулы происходит термическое испарение источника диффузанта, перенос в газовой фазе, адсорбция атомов примеси на поверхности полупроводника и стенках трубы и диффузия примеси в подложку.

Собственно камера представляет собой кварцевую (или керамическую) трубу 1, снабжённую резистивными нагревателями 2 (3 секции с независимым регулированием температуры). Крайние секции поддерживают малый градиент температуры, обеспечивающий средней секции рабочую температуру до 1250°С с высокой точностью (до ±0,25°С). Именно в этой части камеры на кварцевом (или керамическом) держателе 3 располагаются обрабатываемые пластины 4, имеющие на рабочей поверхности оксидную маску.