Поиск по сайту
Не нашли нужную работу? Закажи реферат, курсовую, диплом на заказ реферат на тему: Расчет распределения примесей в кремнии при кристаллизационной очистке и диффузионном легированиипримеси при диффузии из слоя конечной толщины (диффузия из ограниченного источника) в полубесконечное тело с отражающей границей.
Диффундирующая примесь поступает в полубесконечное тело из источника, который представляет собой примыкающий к границе тела слой толщиной h, примесь в котором распределена равномерно. Такой источник называют ограниченным. Концентрация примеси в источнике - No. Полагается, что в принимающем диффузант твердом теле нет рассматриваемой примеси.
При абсолютно непроницаемой для диффузанта (отражающей) границе поток примеси через поверхность x=0 должен обращаться в нуль при всех t і0
для t і0 (24)
Начальное распределение концентраций для рассматриваемого случая задаётся в виде
N(x,0) = No для 0Ј x Ј h
N(x,0) = 0 для x>h
Граничным условием является, определяемое условием (24), постоянство количества примеси в источнике и полупроводнике
Для реализации начального распределения такого типа диффундирующая примесь должна быть введена в твердое тело до начала диффузии.
Решением уравнения (16) в данной ситуации является выражение
(25)
Здесь следует отметить, что erfс(-z) + erfс(z) є 2.
В отличие от диффузии из постоянного источника при диффузии из слоя конечной толщины количество диффузанта ограничено значением Q=Noh. В процессе диффузии происходит только его перераспределение и, следовательно, уменьшение со временем концентрации примеси на поверхности твердого тела.
Примером диффузии примеси из слоя конечной толщины в полубесконечное тело с отражающей границей является диффузия в кремниевую пластину из эпитаксиального, имплантированного или диффузионного слоя и покрытую слоем двуокиси кремния SiO2 или нитрида кремния Si3N4. Границу пластины и пленки можно с большой долей правдоподобия принять отражающей, т.к. коэффициенты диффузии большинства примесей в кремнии на несколько порядков больше, чем в двуокиси кремния и нитриде. Однако, равномерность распределения примеси в источнике, особенно при его создании методом диффузии или имплантации - весьма грубое и вынужденное приближение.
1.3.4 Распределение примеси при диффузии из бесконечно тонкого слоя в полубесконечное тело с отражающей границей
Решение диффузионного уравнения при этих условиях находится из предыдущего при h® 0 и условии, что количество диффузанта в источнике Q=Noh.
(26)
Приведенное выражение представляет собой Гауссово распределение.
Тонкий слой на поверхности полупроводниковой пластины является источником, который очень быстро истощается. Непрерывная диффузия в этом случае приводит к постоянному понижению поверхностной концентрации примеси в полупроводнике. Эту особенность данного процесса используют в полупроводниковой технологии для получения контролируемых значений низкой поверхностной концентрации примеси, например, для создания базовых областей кремниевых транзисторных структур дискретных приборов или ИМС.
На первом этапе процесса проводится кратковременная диффузия (при пониженных температурах) из постоянного источника, распределение примеси после которой описывается выражением (18). Значение No при этом велико и определяется либо пределом растворимости данной примеси в полупроводниковом материале, либо концентрацией примеси в стеклообразном слое на поверхности полупроводника. Этот этап часто называют загонкой. После окончания первого этапа пластины помещают в другую печь для последующей диффузии, обычно, при более высоких температурах. В этой печи нет источника примеси, а если он создается на первой стадии в виде стеклообразного слоя
из (26) получим (27) Величины D2 и t2 относятся ко второй стадии диффузии. В случае, если продолжительность второй стадии не очень велика по сравнению с первой, или, иными словами, D2t2 і D1t1 , предположение о том, что диффузионный слой, образовавшийся в результате загонки, будет вести себя как тонкий источник неверно. В этом случае решение диффузионного уравнения будет выглядеть следующим образом (28) где и Поверхностная концентрация примеси после второй стадии диффузии выражается при данных условиях соотношением (29) Выражение (25) используется для представления распределения при условии, что D1t1 >D2t2 . При этом полагают, что . 1.4 Расчет распределения примеси после диффузионного легирования. 1.4.1 Диффузия из бесконечного источника примеси на поверхности пластины и при температуре, соответствующей максимальной растворимости примеси в полупроводнике; время диффузии 30 мин.= 1800с. Материал кремний; примесь галлий. Условия проведения диффузии соответствуют решению, представляемому уравнением (18). . Температуру соответствующую максимальной растворимости галлия в кремнии, а так же и саму предельную растворимость найдем из графика предельной растворимости примеси в кремнии. Nпред. раств.=N0=61019 см-3, Т=1523 К. Коэффициент диффузии сурьмы при температуре диффузии найдем используя известное выражение в форме уравнения Аррениуса , где предэкспоненциальный множитель (постоянная диффузии) Do и энергия активации диффузии DE - справочные величины. k - постоянная Больцмана, T - температура процесса в Кельвинах. Из [5] для галлия Do =0,374 см2/с , DE = 3,41 эВ, при T = 1523 K D = 1,94 Ч 10-12 см2/с. Заполняем расчетную таблицу, меняя расстояние от x поверхности с необходимой частотой, до значения при котором значение N(x) имеет порядок не более 1012. В первый столбец записываем выбранные значения x, во второй - . Затем находим значения erfc(z), воспользовавшись таблицей интеграла ошибок в [4], и вносим эти значения в третий столбец. После чего рассчитываем концентрации N(x), соответствующие каждому значению x и результаты записываем в четвертый столбец. Таблица 4 - Результаты расчета распределения галлия в кремнии x, мкмerfc(z)N(x), скачать реферат первая ... 2 3 4 5 6 Не нашли нужную работу? Закажи реферат, курсовую, диплом на заказ Внимание! Студенческий отдых и мегатусовка после сессии!
Рефераты и/или содержимое рефератов предназначено исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении рефератов и/или содержимого рефератов принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие или полученные в связи с использованием рефератов и/или содержимого рефератов.
|
Обратная связь. |