Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния

Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния

Исследованы процессы высококонцентрационной диффузии мышьяка в вакуумированных ампулах, влияния на параметры диффузионных р-n-переходов сверхтонких слоев оксида на кремнии. Обоснован выбор режимов и источника диффузии для создания низковольтных ограничителей напряжения....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2010
Автори: Рахматов, А.З., Скорняков, С.Л., Каримов, А.В., Ёдгорова, Д.М., Абдулхаев, О.А., Бузруков, У.М.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2010
Назва видання:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Теми:
Функциональная микро- и наноэлектроника
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51981
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния / А.З. Рахматов, С.Л. Скорняков, А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев, У.М. Бузруков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 5-6. — С. 30-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-51981
record_format dspace
spelling irk-123456789-519812013-12-22T03:15:32Z Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния Рахматов, А.З. Скорняков, С.Л. Каримов, А.В. Ёдгорова, Д.М. Абдулхаев, О.А. Бузруков, У.М. Функциональная микро- и наноэлектроника Исследованы процессы высококонцентрационной диффузии мышьяка в вакуумированных ампулах, влияния на параметры диффузионных р-n-переходов сверхтонких слоев оксида на кремнии. Обоснован выбор режимов и источника диффузии для создания низковольтных ограничителей напряжения. Показано, що під час дифузійного легування арсеном кремнієвих пластин в умовах вакуумованої кварцевої ампули найбільш ефективним є використання складеного джерела у вигляді кристалічного арсену та порошку кремнію марки КДБ з концентрацією базової домішки (бору) не менше концентрації базоѕої домішки в леговуаних кремнієвих пластинах. Визначено експериментальні значення поверхневої концентрації, власного та ефективного коефіцієнтів дифузії, що відповідають умовам дифузії As в ампулі напротязі 2 год при 1423 К та тиску пари As 2х10⁵ Па. Отримані результати можуть бути цікавими при розробці та виробленні низьковольтних (менше 7 В) обмежувачів напруги на основі кремнію. It is shown that by arsenic diffusion alloying of silicon plates in conditions of deaerated quartz ampoule the most effective is the use of a compound source in the form of crystal arsenic and silicon powder of boron-implanted silicon grade with base impurity (boron) concentration not less than the concentration of base impurity in alloyed silicon plates. The work defines experimental values of surface concentration, proper and effective diffusion coefficients that fit diffision conditions of As inside ampoule for 2 h at temperature 1423 K and pressure of As steams of 2х10⁵ Pa. The received results are of interest in designing and producing of low-voltage (less than 7 V) suppressors on the silicon base. 2010 Article Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния / А.З. Рахматов, С.Л. Скорняков, А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев, У.М. Бузруков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 5-6. — С. 30-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51981 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Функциональная микро- и наноэлектроника
Функциональная микро- и наноэлектроника
spellingShingle Функциональная микро- и наноэлектроника
Функциональная микро- и наноэлектроника
Рахматов, А.З.
Скорняков, С.Л.
Каримов, А.В.
Ёдгорова, Д.М.
Абдулхаев, О.А.
Бузруков, У.М.
Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Исследованы процессы высококонцентрационной диффузии мышьяка в вакуумированных ампулах, влияния на параметры диффузионных р-n-переходов сверхтонких слоев оксида на кремнии. Обоснован выбор режимов и источника диффузии для создания низковольтных ограничителей напряжения.
format Article
author Рахматов, А.З.
Скорняков, С.Л.
Каримов, А.В.
Ёдгорова, Д.М.
Абдулхаев, О.А.
Бузруков, У.М.
author_facet Рахматов, А.З.
Скорняков, С.Л.
Каримов, А.В.
Ёдгорова, Д.М.
Абдулхаев, О.А.
Бузруков, У.М.
author_sort Рахматов, А.З.
title Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
title_short Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
title_full Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
title_fullStr Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
title_full_unstemmed Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
title_sort физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2010
topic_facet Функциональная микро- и наноэлектроника
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51981
citation_txt Физико-технологические аспекты создания низковольтных ограничителей напряжения на основе кремния / А.З. Рахматов, С.Л. Скорняков, А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев, У.М. Бузруков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 5-6. — С. 30-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv AT rahmatovaz fizikotehnologičeskieaspektysozdaniânizkovolʹtnyhograničitelejnaprâženiânaosnovekremniâ
AT skornâkovsl fizikotehnologičeskieaspektysozdaniânizkovolʹtnyhograničitelejnaprâženiânaosnovekremniâ
AT karimovav fizikotehnologičeskieaspektysozdaniânizkovolʹtnyhograničitelejnaprâženiânaosnovekremniâ
AT ëdgorovadm fizikotehnologičeskieaspektysozdaniânizkovolʹtnyhograničitelejnaprâženiânaosnovekremniâ
AT abdulhaevoa fizikotehnologičeskieaspektysozdaniânizkovolʹtnyhograničitelejnaprâženiânaosnovekremniâ
AT buzrukovum fizikotehnologičeskieaspektysozdaniânizkovolʹtnyhograničitelejnaprâženiânaosnovekremniâ
first_indexed 2025-07-04T14:18:23Z
last_indexed 2025-07-04T14:18:23Z
_version_ 1836726306500247552
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 5�6 30 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 02.11.2009 ã. Îïïîíåíò ä. ô.-ì. í. À. À. ÅÂÒÓÕ (ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ) Ê. ò. í. À. Ç. ÐÀÕÌÀÒÎÂ, ê. ò. í. Ñ. Ë. ÑÊÎÐÍßÊÎÂ, ä. ô.-ì. í. À. Â. ÊÀÐÈÌÎÂ, ê. ô.-ì. í. Ä. Ì. ¨ÄÃÎÐÎÂÀ, Î. À. ÀÁÄÓËÕÀÅÂ, Ó. Ì. ÁÓÇÐÓÊΠÓçáåêèñòàí, ã. Òàøêåíò, ÎÀÎ �Foton�, ÔÒÈ ÍÏÎ �Ôèçèêà�Ñîëíöå� ÀÍ ÐÓç E-mail: foton@globalnet.uz, karimov@uzsci.net ÔÈÇÈÊÎ-ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÀÑÏÅÊÒÛ ÑÎÇÄÀÍÈß ÍÈÇÊÎÂÎËÜÒÍÛÕ ÎÃÐÀÍÈ×ÈÒÅËÅÉ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÊÐÅÌÍÈß Èññëåäîâàíû ïðîöåññû âûñîêîêîíöåíò- ðàöèîííîé äèôôóçèè ìûøüÿêà â âàêóó- ìèðîâàííûõ àìïóëàõ, âëèÿíèÿ íà ïàðà- ìåòðû äèôôóçèîííûõ ð�ï-ïåðåõîäîâ ñâåðõòîíêèõ ñëîåâ îêñèäà íà êðåìíèè. Îáîñíîâàí âûáîð ðåæèìîâ è èñòî÷íè- êà äèôôóçèè äëÿ ñîçäàíèÿ íèçêîâîëüò- íûõ îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ. Íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ ýëåêòðî- ôèçè÷åñêèõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïîëó÷åíèÿ íèçêîâîëüòíûõ ð�n-ïåðåõîäîâ ïóòåì äèôôóçèîííîãî ëåãèðîâàíèÿ ìûøüÿêîì ñèëüíîëåãèðîâàííûõ êðåì- íèåâûõ ïîäëîæåê áûëè ðàçðàáîòàíû è âíåäðåíû â ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî â ÎÀÎ �Foton� äâà òèïà áåñ- êîðïóñíûõ îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ, ðàññ÷èòàííûõ íà ìîùíîñòü 0,5 è 1,5 êÂò, ñ íàïðÿæåíèåì ïðîáîÿ ìåíåå 7 Â. Ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå ðàçðàáîòàííûõ îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ îò èçâåñòíûõ çàêëþ÷àåò- ñÿ â ìåõàíèçìå ïðîáîÿ.  ëåãèðîâàííûõ äèôôóçèåé áîðà è ôîñôîðà îãðàíè÷èòåëÿõ ïîëó÷åíû çíà÷åíèÿ ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ âûøå 7  ñ ëàâèííûì ïðîáî- åì, à â ëåãèðîâàííûõ ìûøüÿêîì îãðàíè÷èòåëÿõ çíà- ÷åíèÿ ïðîáîéíîãî íàïðÿæåíèÿ ìåíüøå 7 Â. Êàê îòìå- ÷åíî â [1], äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñòàáèëèòðîíîâ ñ ëàâèííûì ïðîáîåì ïðè íàïðÿæåíèè 6,5  îïòèìàëüíûì ìàòåðè- àëîì ïîäëîæêè ÿâëÿåòñÿ êðåìíèé òèïà ÊÄÁ 0,003, êîòîðûé òðåáóåò ñïåöèàëüíî ïîäîáðàííîãî òåìïåðà- òóðíîãî ðåæèìà äèôôóçèè. Êà÷åñòâåííóþ äèôôóçèþ ïðèìåñåé â êðåìíèé ìîæíî îñóùåñòâèòü â ñðàâíèòåëüíî îãðàíè÷åííîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóðû.  ÷àñòíîñòè, äëÿ ìûøüÿêà ýòî äèàïàçîí 1373�1523 Ê. Åñëè òåìïåðàòóðà íèæå 1273 Ê, çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòîâ äèôôóçèè î÷åíü ìàëû è ãëóáèíà äèôôóçèè íåçíà÷èòåëüíà, åñëè âûøå 1573 Ê � êà÷åñòâî äèôôóçèîííûõ ñëîåâ ïîëó÷àåòñÿ íåóäîâëåòâîðèòåëüíûì. Êðîìå òîãî, ðåæèì îïðåäå- ëÿåòñÿ âûáîðîì èñòî÷íèêà (äèôôóçàíòà) è ñïîñîáà äèôôóçèè ïðèìåñè.  ñòàáèëèòðîííîé òåõíèêå ðàáîòà ñ ìåëêèìè ð�ï- ïåðåõîäàìè òðåáóåò ðåøåíèÿ íåïðîñòûõ ïðîáëåì ñî- çäàíèÿ ê íèì íàäåæíûõ îìè÷åñêèõ êîíòàêòîâ è îáåñ- ïå÷åíèÿ çàäàííîãî ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ. Ýòè ïðîáëå- ìû ìîæíî ðåøèòü âûáîðîì îïòèìàëüíûõ ïî òåìïå- ðàòóðå è äëèòåëüíîñòè ðåæèìîâ äèôôóçèîííîãî ëå- ãèðîâàíèÿ êðåìíèåâûõ ïîäëîæåê.  âàêóóìå òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ êðåìíèÿ íå- ñêîëüêî ñíèæàåòñÿ. Ïîýòîìó ïðè ïðîâåäåíèè òåõíî- ëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â âàêóóìèðîâàííîé êâàðöåâîé àìïóëå òåìïåðàòóðà íå äîëæíà ïðåâûøàòü 1473 Ê.  òî æå âðåìÿ óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû äèôôóçèè ñâû- øå 1373 Ê, êàê èçâåñòíî, ñëàáî âëèÿåò íà ïðåäåëü- íóþ ðàñòâîðèìîñòü ìûøüÿêà.  ðåçóëüòàòå, äëÿ ïðî- âåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ áûëà âûáðàíà òåìïåðàòóðà 1423 Ê. Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðà- íåíèå ïîëó÷èë ïðîöåññ äèôôóçèè èç òâåðäîé ôàçû [2], êîãäà ïðèìåñü èç òâåðäîãî ðàñòâîðà â îäíîé îá- ëàñòè ïîëóïðîâîäíèêà äèôôóíäèðóåò â ïðèìûêàþ- ùóþ ê íåé äðóãóþ îáëàñòü ýòîãî æå ïîëóïðîâîäíè- êà, ñâîáîäíóþ îò ïðèìåñè äàííîãî òèïà. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â îòëè÷èå îò áîðà è ôîñôî- ðà, øèðîêî ïðèìåíÿåìûõ â ïðîèçâîäñòâå â êà÷åñòâå ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé, ìûøüÿê ïðàêòè÷åñêè èñïîëü- çóåòñÿ òîëüêî äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñêðûòûõ ñëîåâ â ïðîèç- âîäñòâå êðåìíèåâûõ ñòðóêòóð èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ïðè÷åì â ïîñëåäíåå âðåìÿ ìûøüÿê çàìåíÿþò áëèç- êîé ïî ýëåêòðîôèçè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì, íî íå- òîêñè÷íîé ñóðüìîé) è, â îñíîâíîì, äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñòàáèëèòðîíîâ ñ íàïðÿæåíèåì ñòàáèëèçàöèè (ïðîáîÿ) ìåíåå 7 Â. Äèôôóçèåé ìûøüÿêà óäàåòñÿ ôîðìèðî- âàòü ð�n-ñòðóêòóðû, ñóùåñòâåííî ïðåâîñõîäÿùèå ïî êà÷åñòâó (îòíîñèòåëüíî íèçêèå çíà÷åíèÿ äèôôåðåí- öèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ) ñòðóêòóðû, ñôîðìèðîâàí- íûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîñôîðà è áîðà.  ñâÿçè ñ ýòèì, àêòóàëüíûì ÿâëÿåòñÿ ðàññìîòðå- íèå íåêîòîðûõ àñïåêòîâ ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññîâ äèô- ôóçèè ìûøüÿêà, âëèÿþùèõ íà âîñïðîèçâîäèìîñòü ïàðàìåòðîâ ïîëó÷àåìûõ òàêèì ñïîñîáîì êðåìíèåâûõ ð�n-ñòðóêòóð, çàâèñÿùèõ îò âûáðàííîãî èñòî÷íèêà äèôôóçèè ìûøüÿêà, è èõ äåôåêòíîñòü.  íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâîäèëèñü èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññà âûñîêîêîíöåíòðàöèîííîé äèôôóçèè ìûøü- ÿêà â âàêóóìèðîâàííûõ àìïóëàõ, âëèÿíèÿ íà ïàðà- ìåòðû äèôôóçèîííûõ ð�ï-ïåðåõîäîâ ñâåðõòîíêèõ (îñòàòî÷íûõ) ñëîåâ «åñòåñòâåííîãî» îêñèäà íà êðåì- íèè. Ïîëíûé öèêë èçãîòîâëåíèÿ äèôôóçèîííûõ ð�ï-ïå- ðåõîäîâ âêëþ÷àåò â ñåáÿ òèïîâûå ïëàíàðíûå ïðîöåñ- ñû: èçãîòîâëåíèå ïîëèðîâàííûõ ïëàñòèí êðåìíèÿ, èõ çàùèòíîå îêèñëåíèå, ôîðìèðîâàíèå ïðè ïîìîùè ôî- òîëèòîãðàôèè îêîí â ñëîå îêñèäà äëÿ ïîñëåäóþùåãî ôîðìèðîâàíèÿ êîíòàêòîâ ê áàçå ìåòîäîì äèôôóçèè. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 5�6 31 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Äëÿ ïðîâåäåíèÿ äèôôóçèîííîãî îòæèãà èñïîëüçîâà- ëè êâàðöåâûå àìïóëû äèàìåòðîì 75 ìì ñ íåîáõîäè- ìûì âíóòðåííèì îáúåìîì. Ïðîöåññ çàãðóçêè è ãåð- ìåòèçàöèè àìïóë ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Àìïóëó è âñå ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ çàãðóçêè â íåå äåòàëè îáðàáàòûâàëè êèñëîòîé HF è äåèîíèçî- âàííîé âîäîé. Ñ áóôåðíûõ è ýêðàíèðóþùèõ ïëàñ- òèí, èñïîëüçóåìûõ ìíîãîêðàòíî (10�15 ïðîöåññîâ, â çàâèñèìîñòè îò èõ ñîñòîÿíèÿ), à òàêæå ñ îãðàíè÷è- òåëüíûõ øàéá ïåðåä ïðîâåäåíèåì êàæäîãî ïðîöåññà óäàëÿëè áóôåðíûì ðàñòâîðîì íà îñíîâå HF «ñòàðûé» ñëîé SiO2 è íàðàùèâàëè íîâûé. Äëÿ ýòîãî âñå äåòàëè è ñàìó àìïóëó ïåðåä ñáîðêîé îòæèãàëè â ñïåöèàëü- íîé ïå÷è â ïîòîêå ñóõîãî êèñëîðîäà ïðè òåìïåðàòóðå 1423 Ê â òå÷åíèå 40 ìèí. Ïðè ýòîì âûæèãàëèñü àä- ñîðáèðîâàííûå ïîâåðõíîñòüþ êâàðöà ðàçëè÷íûå ýëå- ìåíòû è îäíîâðåìåííî íàðàùèâàëñÿ ñëîé SiO2 íà âñïîìîãàòåëüíûå êðåìíèåâûå äåòàëè. Ýêñïåðèìåí- òàëüíûå êðåìíèåâûå ïëàñòèíû íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä çàãðóçêîé â àìïóëó ñïåöèàëüíî îáðàáàòûâàëè â ðà- ñòâîðå HF:H2O (1:10) â òå÷åíèå 20 ñ äëÿ óäàëåíèÿ îñòà- òî÷íîãî ñëîÿ SiO2, çàòåì ïîäâåðãàëè ôèíèøíîé î÷èñ- òêå íà óñòàíîâêå êèñòåâîé ìîéêè è ñóøêå â öåíòðèôó- ãå, êîòîðàÿ âðàùàëàñü ñî ñêîðîñòüþ äî 3200 îá/ìèí. Ïîñëå ýòîãî íåìåäëåííî, ñ öåëüþ ïðåäîòâðàùåíèÿ åñ- òåñòâåííîãî ðîñòà SiO2 íà ïîâåðõíîñòè Si çà ñ÷åò àò- ìîñôåðíîãî êèñëîðîäà, ýêñïåðèìåíòàëüíûå êðåìíèå- âûå ïëàñòèíû ïåðåäàâàëè â ýêñèêàòîðàõ äëÿ çàãðóç- êè â àìïóëó, ïîäãîòîâëåííóþ òî÷íî ê ýòîìó âðåìåíè âìåñòå ñî âñïîìîãàòåëüíûìè äåòàëÿìè è èñòî÷íèêîì äèôôóçèè. Âûïîëíåíèå âñåõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé áåç ïðîìåäëåíèÿ è â ñîãëàñîâàííûå ñðîêè èãðàåò âàæ- íóþ ðîëü â îáåñïå÷åíèè âîñïðîèçâîäèìîñòè ïðîöåñ- ñîâ äèôôóçèè ìûøüÿêà çà ñ÷åò îãðàíè÷åíèÿ òîëùè- íû «åñòåñòâåííîãî» îêñèäà, ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé áàðüåð äëÿ ïðîíèêíîâåíèÿ àòîìîâ ìûøüÿêà â êðåì- íèé, îñîáåííî åñëè ó÷åñòü, ÷òî ìûøüÿê îòëè÷àåòñÿ íàèìåíüøèì êîýôôèöèåíòîì äèôôóçèè ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ëåãèðóþùèìè ïðèìåñÿìè, ïðèìåíÿåìû- ìè â ïðîèçâîäñòâå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ (ôîñôîð, áîð è ò. ï.). Ðàáî÷èå è êîíòðîëüíûå ïëàñòèíû êðåìíèÿ ïîìå- ùàëè â àìïóëó â âèäå ïëîòíîãî ïàêåòà, â êîòîðîì ïîëíûé îñòàòî÷íûé çàçîð ìåæäó ïëàñòèíàìè íå ïðå- âûøàë 10 ìì, äëÿ ÷åãî èñïîëüçîâàëè îãðàíè÷èòåëü- íûå êðåìíèåâûå øàéáû òîëùèíîé ïîðÿäêà 5 ìì. Àìïóëó, çàãðóæåííóþ êðåìíèåâûìè ïëàñòèíàìè â ñïåöèàëüíîé êâàðöåâîé êàññåòå è êâàðöåâûì ñòàêàí- ÷èêîì ñ èñòî÷íèêîì äèôôóçèè, çàâàðèâàëè ñî ñòîðî- íû øëèôîâàííîé êâàðöåâîé ïðîáêè, îòæèãàëè 20 ìèí ïðè òåìïåðàòóðå 623 Ê ïðè íåïðåðûâíîì âàêóóìèðî- âàíèè äî îñòàòî÷íîãî äàâëåíèÿ îêîëî 5·10�3 Ïà, ïî- ñëå ÷åãî îòñîåäèíÿëè îò ñèñòåìû îòêà÷êè. Çàòåì àì- ïóëó áûñòðî ïîìåùàëè â äèôôóçèîííóþ ïå÷ü. Ïîñëå äèôôóçèîííîãî îòæèãà àìïóëó îõëàæäàëè, ïîëèâàÿ õîëîäíîé âîäîé ñî ñòîðîíû øëèô-ïðîáêè. Ýòèì îáåñ- ïå÷èâàëîñü êîíòðîëèðóåìîå îñàæäåíèå ïàðîâ ìûøüÿ- êà íå íà êðåìíèåâûå ïëàñòèíû, à íà îñíîâàíèå îõëàæ- äàåìîé ïðîáêè (ò. å. ïðåäîòâðàùàëîñü îáðàçîâàíèå êðèñòàëëè÷åñêèõ äåôåêòîâ â âèäå äåíäðèòîâ ìûøüÿ- êà íà ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâûõ n+�ð+-ñòðóêòóð), à òàêæå îáåñïå÷èâàëàñü âîñïðîèçâîäèìîñòü ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ ïàêåòà êðåìíèåâûõ ïëàñòèí. Ïîñëåäíåå ñïîñîáñòâóåò äîñòèæåíèþ âîñïðîèçâîäèìîñòè ãðà- äèåíòà êîíöåíòðàöèè ìûøüÿêà â îáëàñòè ð�n-ïåðåõî- äà è, ñîîòâåòñòâåííî, âîñïðîèçâîäèìîñòè íàïðÿæå- íèÿ ïðîáîÿ êðåìíèåâûõ n+�ð+-ñòðóêòóð. Ïðè÷èíà ýòîãî â òîì, ÷òî ìûøüÿê â äèôôóçèîííîì ñëîå íà- õîäèòñÿ â àêòèâíîé è íåàêòèâíîé ôîðìàõ (êëàñòå- ðàõ), ñïîñîáíûõ ïåðåõîäèòü îäíà â äðóãóþ â çàâè- ñèìîñòè îò ñêîðîñòåé íàãðåâà è îõëàæäåíèÿ ð�n- ñòðóêòóðû [2]. Ñîîòâåòñòâåííî, ìîæíî èçìåíÿòü ãðà- äèåíò êîíöåíòðàöèè àêòèâíîé ñîñòàâëÿþùåé ìûøü- ÿêà, à çíà÷èò, è íàïðÿæåíèå ïðîáîÿ ð�n-ñòðóêòóðû. Áîëüøèíñòâî ýêñïåðèìåíòîâ áûëè ïðîâåäåíû íà îá- ðàçöàõ ð+�n+-ñòðóêòóð ïðîñòåéøåé êîíñòðóêöèè (ðèñ. 1). Èññëåäîâàíèå äèôôóçèè ìûøüÿêà èç ðàçëè÷- íûõ èñòî÷íèêîâ Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âîñïðîèçâîäèìîñòè ýëåêòðè÷å- ñêèõ ïàðàìåòðîâ è ïðåäîòâðàùåíèÿ îáðàçîâàíèÿ ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ ïðè èçãîòîâëåíèè íèçêîâîëüò- íûõ äèôôóçèîííûõ ð�ï-ïåðåõîäîâ àìïóëüíûì ìåòî- äîì, ïîìèìî íàçâàííûõ ïðèåìîâ, ïðåäëîæåí òàêæå ñïîñîá ïîäãîòîâêè èñòî÷íèêà äèôôóçèè ìûøüÿêà, êîòîðûé îòëè÷àåòñÿ îò èçâåñòíûõ [3]. Áûëè èññëåäîâàíû ïðîöåññû äèôôóçèè â íåîêèñ- ëÿþùåé ñðåäå (âàêóóìå) ñ èñòî÷íèêîì ëåãèðóþùåé ïðèìåñè, íàõîäÿùèìñÿ êàê â ýëåìåíòàðíîì âèäå (êðè- ñòàëëè÷åñêèé ìûøüÿê), òàê è â âèäå ëèãàòóðû � ïî- ðîøêà êðåìíèÿ ìàðêè ÊÄÁ, ëåãèðîâàííîãî äî îïðå- äåëåííîé êîíöåíòðàöèè ìûøüÿêîì. Ëèãàòóðó ãîòîâèëè îòæèãîì ïîðîøêà êðåìíèÿ â ïðèñóòñòâèè êðèñòàë- ëè÷åñêîãî ìûøüÿêà â ñïåöèàëüíûõ âàêóóìèðîâàí- íûõ êâàðöåâûõ àìïóëàõ ïðè òåìïåðàòóðå 1273 Ê â òå÷åíèå 48 ÷. Ïîðîøîê ëåãèðîâàííîãî òàêèì îáðà- çîì êðåìíèÿ èçìåëü÷àëè â àãàòîâîé ñòóïêå è èñïîëü- çîâàëè â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà äèôôóçèè. Èñïîëüçîâà- ëè òàêæå ñîñòàâíîé èñòî÷íèê äèôôóçèè â âèäå íà- âåñêè êðèñòàëëè÷åñêîãî ìûøüÿêà âìåñòå ñ íàâåñêîé ïîðîøêà êðåìíèÿ ìàðêè ÊÄÁ 0,001. Ïëîùàäü ïîëó÷åííûõ íèçêîâîëüòíûõ ð�ï-ïåðåõî- äîâ â îáðàçöàõ ñîñòàâëÿëà 4,5·10�4 ñì2. 1,1 ñì 1, 1 À À 3 n+ p+ 1 2 3 Ðèñ. 1. Êîíñòðóêöèÿ îáðàçöà ñ äèôôóçèîííûì p�n- ïåðåõîäîì: 1 � ñèëüíîëåãèðîâàííûé êðåìíèé; 2 � çàùèòíûé ñëîé îêñèäà; 3 � îìè÷åñêèå êîíòàêòû Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 5�6 32 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Äëÿ îáðàçöîâ, ïîëó÷åííûõ â ïðîöåññå äèôôóçèè ïðèìåñè èç ðàçíûõ èñòî÷íèêîâ, èçìåðÿëè íàïðÿæåíèå ïðîáîÿ ð�ï-ïåðåõîäà UBr, ãëóáèíó çàëåãàíèÿ äèôôó- çèîííîãî ñëîÿ xj è óäåëüíîå ïîâåðõíîñòíîå ñîïðîòèâ- ëåíèå ρs. Êàê âèäíî èç ðèñ. 2, ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ UBr äëÿ îáðàçöîâ, ïîëó÷åííûõ ñ íàâåñêàìè As ìàññîé 150, 200 è 350 ìã (êðèâûå 1, 2 è 5) è ñ íàâåñêîé ëèãà- òóðû ÊÄÁ 0,001 (êðèâàÿ 4), áëèçêè ìåæäó ñîáîé.  îáëàñòè çíà÷åíèé óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ êðåì- íèÿ ρv=0,001�0,002 Îì·ñì äèñïåðñèÿ çíà÷åíèé UBr ð�n-ïåðåõîäîâ êàê íà ïëàñòèíàõ èç ðàçëè÷íûõ ïàðòèé, òàê è íà îòäåëüíûõ ïëàñòèíàõ îäíîé ïàðòèè äëÿ íàâå- ñîê As 150, 200 è äàæå 350 ìã áûëà íåäîïóñòèìî âûñîêà (ñì. òàáëèöó). Äèôôóçèîííûå ñëîè çàëåãàëè â èññëåäóåìûõ ïëà- ñòèíàõ íà îòíîñèòåëüíî ìàëîé ãëóáèíå (ðèñ. 3).  ðåçóëüòàòå íåãëóáîêîãî ïðîíèêíîâåíèÿ ìûøüÿ- êà îòìå÷åíî óìåíüøåíèå ñðåäíèõ çíà÷åíèé UBr ð�n- ïåðåõîäîâ ñòðóêòóð ñ çàäàííûì çíà÷åíèåì ρv (ðèñ. 2, êðèâûå 1, 2). Ïðè èçìåðåíèÿõ íàáëþäàëàñü íåóñòîé- ÷èâîñòü âî âðåìåíè íàïðÿæåíèÿ ïðîáîÿ è äàæå ñíè- æåíèå UBr âïëîòü äî 0 (ò. å. äî êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ïåðåõîäîâ). Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ óäåëüíîãî ïî- âåðõíîñòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρs (ðèñ. 4) äëÿ ïðî- öåññîâ ñ íàâåñêàìè êðèñòàëëè÷åñêîãî As ìàññîé m= 50�350 ìã, äîñòàòî÷íî õîðîøî îïèñûâàþòñÿ çà- âèñèìîñòüþ âèäà 1 1 4,s m−ρ ≈ (1) ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ èçâåñòíûìè ïðåäñòàâëåíèÿìè î òîì, ÷òî As ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 1273 Ê íàõîäèòñÿ ïðå- èìóùåñòâåííî â âèäå ÷åòûðåõàòîìíûõ ìîëåêóë [4]. Ýòî òàêæå ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ ïðè îöåíêå äàâëåíèÿ ïàðîâ ìûøüÿêà â àìïóëå ïî èçâåñòíîé ôîðìóëå Êëàé- ïåðîíà�Ìåíäåëååâà [5, ñ. 153]. Âìåñòå ñ òåì, äåôåêòíîñòü ðàáî÷èõ êðåìíèåâûõ ïëàñòèí (ðàçíîîáðàçíûå äåôåêòû ýðîçèîííîãî õà- ðàêòåðà è äèñëîêàöèîííûå òðåóãîëüíèêè íà äèôôó- çèîííîì ïîëå, ðàçâåòâëåííûå îñàæäåíèÿ òîíêèõ UBr, B 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 ρv, 10�3 Îì·ñì 1 2 3 4 5 Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü UBr p�n-ïåðåõîäîâ, èçãîòîâëåííûõ äèôôóçèåé ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé èç ðàçíûõ èñòî÷íè- êîâ, îò óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρv èñõîäíîãî êðåìíèÿ: 1 � As, 150 ìã; 2 � As, 200 ìã; 3 � As, 450 ìã + Si, 5 ã; 4 � ëèãàòóðà; 5 � As, 350 ìã; 6 � As, 250 ìã + Si, 5 ã xj, ìêì 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 ρv, 10�3 Îì·ñì 7 6 5 4 3 2 1 Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ñðåäíèõ çíà÷åíèé xj îò ρv èñõîäíîãî êðåìíèÿ äëÿ ðàçíûõ èñòî÷íèêîâ è ðåæèìîâ äèôôóçèè: 1 � As, 120 ìã; 2 � As, 180 ìã; 3 � ëèãàòóðà; 4 � As, 200 ìã + Si, 5 ã; 5 � As, 300 ìã; 6 � As, 400 ìã + Si, 5 ã, 2 ÷; 7 � As, 400 ìã + + Si, 5 ã, 4 ÷ 1/ρs, (Îì/ )�1 0,35 0,30 0,25 2,5 3,0 3,5 4,0 4 m Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ñðåäíèõ çíà÷åíèé ρs îò ìàññû m íà- âåñêè As äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé ρv êðåìíèÿ (â Îì·ñì): 1 � 0,002; 2 � 0,005; 3 � 0,008; 4 � 0, 01 4 3 2 1 Èñòî÷íèê äèôôóçèè ρv êðåìíèÿ, Îì⋅ñì 150 ìã As 200 ìã As 350 ìã As Ëèãàòóðà 250 ìã As, 5 ã Si 450 ìã As, 5 ã Si 0,001 1,23 0,67 0,54 0,25 0,10 0,08 0,002 1,17 0,50 0,83 0,37 0.15 0,18 0,003 0,81 0,28 0,35 0,30 0,18 0,16 0,005 0,30 0,23 0,37 0,32 0,23 0,18 0,008 0,54 0,40 0,41 0,47 0,33 0,24 Ñðåäíèå êâàäðàòè÷íûå îòêëîíåíèÿ âåëè÷èíû UBr (â Â) äëÿ îáðàçöîâ, ïîëó÷åííûõ ïðè ðàçíûõ èñòî÷íèêàõ äèôôóçèè Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 5�6 33 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ êðèñòàëëîâ As íà îêñèäå è ò. ï.) èçãîòîâëåííûõ â ïðî- öåññàõ ñ íàâåñêàìè 300 ìã As, áûëà çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì ïëàñòèí, äëÿ êîòîðûõ èñòî÷íèêîì äèôôó- çèè ñëóæèëà ëèãàòóðà. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû äèô- ôóçèè ïðèìåñåé, íàõîäÿùèõñÿ â ýëåìåíòàðíîì âèäå, â ñèëüíîëåãèðîâàííûé êðåìíèé ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî â óñëîâèÿõ âàêóóìèðîâàííîé àìïóëû ñóùåñòâåí- íî âîçðàñòàåò ðîëü ïðîöåññîâ âñòðå÷íîé äèôôóçèè (èñïàðåíèÿ) ýëåìåíòîâ ïîëóïðîâîäíèêîâîé ïîäëîæ- êè � êðåìíèÿ, äàâëåíèå ïàðîâ êîòîðîãî ïðè òåìïå- ðàòóðå 1423 Ê äîñòèãàåò 5·10�2 Ïà [6], è, ÷òî îñîáåí- íî âàæíî, áîðà � îñíîâíîé ëåãèðóþùåé ïðèìåñè äëÿ èñïîëüçóåìûõ â äàííîì ñëó÷àå êðåìíèåâûõ ïëà- ñòèí ìàðêè ÊÄÁ (êðåìíèé äûðî÷íîãî òèïà ïðîâîäè- ìîñòè, ëåãèðîâàííûé áîðîì) (ðèñ. 5).  ÷àñòíîñòè, îáðàçîâàíèå ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ íà ïîâåðõíîñòè ëåãèðóåìûõ ìûøüÿêîì êðåìíèåâûõ ïëàñòèí ñâÿçàíî ñ ïðîöåññàìè èñïàðåíèÿ è îñàæäåíèÿ ñîáñòâåííî àòî- ìîâ êðåìíèÿ è àòîìîâ áîðà èç ïëàñòèí ïîäëîæêè. Îïðåäåëåííîå ó÷àñòèå â ýòîì ïðèíèìàåò òàêæå ãàçî- îáðàçíûé ìûøüÿê. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äåôåêòíîñòü ðàáî÷èõ ïëàñ- òèí â ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ èñòî÷íèêà êàê â âèäå êðèñ- òàëëè÷åñêîãî As, òàê è â âèäå ëèãàòóðû ïðè ïðîâåäå- íèè äèôôóçèè â ñèëüíîëåãèðîâàííûé êðåìíèé òèïà ÊÄÁ 0,001 è ÊÄÁ 0,002 áûëà íåäîïóñòèìî âûñîêîé, íåñìîòðÿ íà ïðåäïðèíÿòûå ìåðû ïî çàêëþ÷èòåëüíî- ìó îõëàæäåíèþ àìïóë ñ ïëàñòèíàìè. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû áûëè ïðîâåäåíû ýê- ñïåðèìåíòû, â êîòîðûõ âìåñòå ñ íàâåñêîé êðèñòàë- ëè÷åñêîãî As â àìïóëó äîïîëíèòåëüíî ïîìåùàëè ïî- ðîøîê ÊÄÁ 0,001 ñ äèñïåðñíîñòüþ ïîðÿäêà 200 ìêì. Òàêîé ïîðîøîê ñëóæèë èñòî÷íèêîì ïàðîâ áîðà è áûë ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñîçäàíèÿ íåîáõîäèìîãî óðîâíÿ ïðî- òèâîäàâëåíèÿ, ïðåïÿòñòâóþùåãî èñïàðåíèþ áîðà èç ïîäëîæêè. ×òîáû èñêëþ÷èòü èñïàðåíèå áîðà èç ïîäëîæêè, åãî äîïîëíèòåëüíûé èñòî÷íèê äîëæåí îáåñïå÷èâàòü â ñâîáîäíîì îáúåìå àìïóëû (VF) êîíöåíòðàöèþ ïà- ðîâ áîðà (Ng), áëèçêóþ ê åãî êîíöåíòðàöèè â ïîäëîæ- êå (NB), ò. å. äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ óñëîâèå N g ≈N B , ãäå ( ) 0 0, . t p g F S I t dt N V = ∫ (2) Çäåñü Sp � ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö êðåìíèÿ òèïà ÊÄÁ (äîïîëíèòåëüíîãî èñòî÷íèêà â âèäå ïîðîø- êà); I(0,t) � ïîòîê àòîìîâ áîðà èç ÷àñòèö èñòî÷íèêà. Îòñþäà âèäíî, ÷òî ïðîöåññ âñòðå÷íîãî èñïàðåíèÿ áàçîâîé ïðèìåñè (áîðà) ìîæíî êîíòðîëèðîâàòü, óïðàâëÿÿ òåõíîëîãè÷åñêèìè ôàêòîðàìè (Sp, VF). Ïðî- öåññû â âàêóóìèðîâàííîé êâàðöåâîé àìïóëå, â êîòî- ðûõ èñïîëüçîâàëè ñîñòàâíîé èñòî÷íèê äèôôóçèè â âèäå íàâåñêè êðèñòàëëè÷åñêîãî ìûøüÿêà è íàâåñêè ïîðîøêà ëåãèðîâàííîãî êðåìíèÿ ñ êîíöåíòðàöèåé áîðà íå ìåíåå åãî êîíöåíòðàöèè â ðàáî÷èõ êðåìíèå- âûõ ïëàñòèíàõ, äàëè ïîëîæèòåëüíûå ðåçóëüòàòû êàê ïî ýëåêòðè÷åñêèì ïàðàìåòðàì ð�n-ñòðóêòóð, òàê è ïî èõ äåôåêòíîñòè. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ çàâèñèìîñòè íàïðÿæåíèÿ ïðîáîÿ íèçêîâîëüòíûõ ð�n-ñòðóêòóð îò ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ êðåìíèåâûõ ïëàñòèí (àìïóëû ñ ïëàñòèíàìè) ïî îêîí- ÷àíèè ïðîöåññà äèôôóçèè ìûøüÿêà ñëåäóåò èñïîëü- çîâàòü äàííûå [6, 7], â ñîîòâåòñòâèè ñ êîòîðûìè ìû- øüÿê ïðè òåìïåðàòóðå íèæå 1473 Ê ìîæåò íàõîäèòü- ñÿ â äâóõ ôîðìàõ � ýëåêòðè÷åñêè àêòèâíîé (èîíû) è ýëåêòðè÷åñêè ïàññèâíîé â âèäå êëàñòåðîâ ñ êîìïåí- ñèðîâàííûì çàðÿäîì. Ïðè îõëàæäåíèè àìïóëû ñ êðåì- íèåâûìè ïëàñòèíàìè êîëè÷åñòâåííîå ñîîòíîøåíèå ýòèõ ôîðì ìûøüÿêà ìîæåò ìåíÿòüñÿ, ÷òî îòðàæàåòñÿ íà âåëè÷èíå íàïðÿæåíèÿ ïðîáîÿ ð�n-ïåðåõîäîâ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ýòîãî ñîîòíîøåíèÿ èñïîëüçóþò èçìåðå- íèå ðàñïðåäåëåíèÿ As â êðåìíèè äâóìÿ ìåòîäàìè � äèôôåðåíöèàëüíîé ïðîâîäèìîñòè (îïðåäåëåíèå êîí- öåíòðàöèè ýëåêòðè÷åñêè àêòèâíîé ñîñòàâëÿþùåé àòî- ìîâ As) è àêòèâàöèîííûì (îïðåäåëåíèå ïîëíîé êîí- öåíòðàöèè àòîìîâ As). Ïðîôèëü ðàñïðåäåëåíèÿ As â ñèëüíîëåãèðîâàííîì êðåìíèè ìàðêè ÊÄÁ 0,001, ïî- ëó÷åííûé ïåðâûì ìåòîäîì (èçìåðåíèå ÷åòûðåõçîí- äîâûì ìåòîäîì ïîâåðõíîñòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ êðåì- íèåâûõ ïëàñòèí ïîñëå äèôôóçèè As ñ ïîñëåäîâàòåëü- íûì «õèìè÷åñêèì» óäàëåíèåì ñëîåâ) ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 6. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû ñðàâíèâàþòñÿ 1,0 1,5 2,0 2,5 x, ìêì NB, ñì�3 1020 1010 6 Ðèñ. 5. Ïðîôèëè ðàñïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè áîðà â êðåìíèåâûõ ïîäëîæêàõ òèïà ÊÄÁ 0,001 (1) è ÊÄÁ 0,01 (2), îòîææåííûõ ïðè 1423 Ê â âàêóóìå 1 2 N, ñì�3 1020 1019 1018 0 1 2 x, ìêì 1 2 3 Ðèñ. 6. Ïðîôèëè ðàñïðåäåëåíèÿ As â ïîäëîæêàõ òèïà ÊÄÁ 0,001: 1, 2 � òåîðåòè÷åñêèå èç [9] è [10], ñîîòâåòñòâåííî; 3 � ýêñïåðèìåíòàëüíûé Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 5�6 34 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ ñ òåîðåòè÷åñêèìè, ïîëó÷åííûìè íà îñíîâàíèè çíà÷å- íèé êîýôôèöèåíòîâ äèôôóçèè As ïðè òåìïåðàòóðå 1423 Ê â êðåìíèé ÊÄÁ 0,001, ïðèâåäåííûõ â [8, 9].  ñîîòâåòñòâèè ñ [9], ïîëíóþ õàðàêòåðèñòèêó ýê- ñïåðèìåíòàëüíûõ äèôôóçèîííûõ ñëîåâ ìîæíî ïîëó- ÷èòü ñ ïîìîùüþ ìîäåëè äèôôóçèè ïðèìåñåé ï-òèïà (As) â êðåìíèé: ; Ñ C D t x x ∂ ∂ ∂ =  ∂ ∂ ∂  (3) ( ) ( )1/2 1/22 2 2 21 1 1 ;iD D C C C C −   = α + α + + α α +       (4) / (2 );s iN nα = (5) [ ]216,77 10 exp –1,55 (2 ) ,in kT= ⋅ (6) Äëÿ óðîâíÿ âûñîêèõ êîíöåíòðàöèé, ãäå âûïîëíÿ- åòñÿ óñëîâèå Ns>>ni, ñîîòíîøåíèå (4) ìîæíî óïðî- ñòèòü: D = Di·4αC.  ýòîì ñëó÷àå îñíîâíîå óðàâíåíèå (3) ñ òî÷íî- ñòüþ äî 25% îòíîñèòåëüíî D ïðèíèìàåò âèä ;S Ñ C D C t x x ∂ ∂ ∂ =  ∂ ∂ ∂  (7) 4 2 / ,s i s i iD D N D n= ∂ = (8) ãäå Ds � êîýôôèöèåíò äèôôóçèè, ñîîòâåòñòâóþùèé êîíöåíòðàöèè Ns. Àíàëèòè÷åñêîå óðàâíåíèå ìîæíî äîïîëíèòü ñîîò- íîøåíèÿìè, ñâÿçûâàþùèìè îñíîâíûå èçìåðÿåìûå ïàðàìåòðû äèôôóçèè � ρs è xj � c ïàðàìåòðàìè ðàñ- ïðåäåëåíèÿ ìûøüÿêà N(x). Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå â [9] ïðèáëèæåííûå âû- ðàæåíèÿ Ñ=1�0,87Y �0,45Y 2, (9) ãäå , 2 4s i X X Y D t D t = = α (10) â îáëàñòè çàëåãàíèÿ p�n-ïåðåõîäà, ò. å. ïðè N(xj)=0, ýôôåêòèâíûé êîýôôèöèåíò äèôôóçèè Ds ìîæíî íàé- òè èç ôîðìóëû ( )1 2 0 1,616j sN X X D t= = = èëè 1 22 1,616 .s s j i N D X t n   =     (11) Óäåëüíîå ïîâåðõíîñòíîå ñîïðîòèâëåíèå ëåãèðîâàí- íîãî ñëîÿ îïðåäåëÿåòñÿ êëàññè÷åñêèì âûðàæåíèåì ( ) 1 0 , jX s q N x dx −    ρ = µ    ∫ (12) Èñïîëüçóÿ ïðèáëèæåííîå âûðàæåíèå (3) è ó÷èòû- âàÿ óñëîâèå Ns>>ni, èíòåãðàë â (12) ðàññ÷èòûâàåòñÿ äîñòàòî÷íî ïðîñòî: ( ) 0 0,55 . jX s jN x dx N X≈∫ (13) Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷àåì 171,56·10 .s s j N X = ρ (14) Îöåíêà xj è Ns ïî ôîðìóëàì (11) è (14) õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè çíà÷åíèÿìè, ïî- ëó÷åííûìè äëÿ äèôôóçèîííûõ ñëîåâ â êðåìíèåâûõ ïîäëîæêàõ ÊÄÁ 0,001 (ñì. ðèñ. 6). Íàèëó÷øåå ñîîòâåòñòâèå ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ òåîðåòè÷åñêèì, ðàññ÷èòàííûì â [7, 8], ïîëó÷åíî äëÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîãî çíà÷åíèÿ Ns≈4·1020 cì�3 è Di=6·10�14 cì2 (Ds=4,8·10�12 cì2). Ïðîôèëè ðàñïðåäåëåíèÿ As â ïîäëîæêå, ðàññ÷èòàí- íûå ñ èñïîëüçîâàíèåì êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè As ïðè òåìïåðàòóðå 1423 Ê â ÊÄÁ 0,001 ïî äàííûì [8], ñóùåñòâåííî ðàñõîäÿòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ðå- çóëüòàòàìè (ðèñ. 6). Ðàçëè÷èå çíà÷åíèé Ns â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ è â ýêñïåðèìåíòàõ àâòîðîâ [9] ìîæíî îáúÿñíèòü ðàçíîé âåëè÷èíîé äàâëåíèÿ As â àìïóëå: ìàêñèìàëüíîå äàâ- ëåíèå ÐAs â [9] íå ïðåâûøàëî 5,3·104 Ïà, à â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ äàâëåíèå áûëî â ïÿòü ðàç áîëüøå. Ýòî äîñòàòî÷íî õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ (åñëè ó÷èòûâàòü òàê- æå ïîãðåøíîñòè ïðè èçìåðåíèÿõ Ns ìåòîäîì äèôôå- ðåíöèàëüíîé ïðîâîäèìîñòè) ñ ðåçóëüòàòàìè èññëåäî- âàíèÿ çàâèñèìîñòè ïîâåðõíîñòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ëåãèðîâàííîãî ñëîÿ ρs îò óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ èñòî÷íèêà êðåìíèÿ ρv (ðèñ. 7).  êà÷åñòâå äîïîëíè- òåëüíîãî èñòî÷íèêà êðåìíèÿ èñïîëüçîâàëè ìàòåðè- àë òèïà ÊÄÁ ñ ðàçíûìè çíà÷åíèÿìè ρv (îò 0,001 äî 0,08 Îì·ñì). ãäå µ � q � îáúåìíàÿ ýôôåêòèâíàÿ ïîäâèæíîñòü íîñèòå- ëåé äëÿ N≥6·1019ñì�3 µ ≈75 ñì2/(·ñ); çàðÿä ýëåêòðîíà. ãäå Di � C � ñîáñòâåííûé êîýôôèöèåíò äèôôóçèè; êîíöåíòðàöèÿ ïðèìåñè, íîðìèðîâàííàÿ ê ïî- âåðõíîñòíîé êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè Ns. ρs, Îì/ 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0,04 0,08 ρv, Îì·ñì Ðèñ. 7. Çàâèñèìîñòü ïîâåðõíîñòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρs äèôôóçèîííîãî ñëîÿ â êðåìíèåâîé ïîäëîæêå òèïà ÊÝÔ 4,5 îò ρv äîïîëíèòåëüíîãî èñòî÷íèêà êðåìíèÿ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 5�6 35 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïåðåõîäå ê äðóãèì óñëîâèÿì äèôôóçèè As (äðóãèì çíà÷åíèÿì Ò, mAs, VF) íåîáõî- äèìî ïðè îöåíêå N(x) ó÷èòûâàòü çàâèñèìîñòè Ns (ÐAs), Di(T), ni(T) [8, 9]. Îòìåòèì òàêæå, ÷òî íà ïðîôèëå ðàñïðåäåëåíèÿ As, ïîëó÷åííîì àêòèâàöèîííûì ìåòîäîì, âáëèçè ïëîñêîñòè Õ=0 (ïîâåðõíîñòü ïîäëîæêè) íàáëþäàåò- ñÿ íåêîòîðîå íàêîïëåíèå ìûøüÿêà. Ýòîò ðåçóëüòàò ïîä- òâåðæäàåòñÿ èçìåðåíèÿìè ïðîôèëÿ íà òðåõ îáðàçöàõ, ïîëó÷åííûõ â ðàçíûõ äèôôóçèîííûõ ïðîöåññàõ ïðè èäåíòè÷íûõ óñëîâèÿõ äèôôóçèè.  ñëó÷àå çàìåíû ìûøüÿêà ôîñôîðîì òàêîãî íàêîïëåíèÿ íå íàáëþäà- ëè. Íàêîïëåíèå As, âîçìîæíî, ñâÿçàíî ñ èçâåñòíûì ÿâëåíèåì íàêîïëåíèÿ äîíîðíûõ ïðèìåñåé, îáëàäàþ- ùèõ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì ñåãðåãàöèè, â ïîâåðõ- íîñòíîì ñëîå Si ïðè íàëè÷èè íà íåì ñëîÿ SiO2. Êðåì- íèåâûå îáðàçöû, ïîäãîòîâëåííûå ê àìïóëüíîé äèô- ôóçèè, ñîõðàíÿþò íà ïîâåðõíîñòè ñëîé åñòåñòâåííî- ãî îêñèäà òîëùèíîé 10�20 Å. Ïðè äèôôóçèè â îêèñ- ëÿþùåé àòìîñôåðå ôîñôîðà êðåìíèé êîíòàêòèðóåò íå ñ åñòåñòâåííûì SiO2, à ñ âÿçêèì ñëîåì ôîñôîðî- ñèëèêàòíîãî ñòåêëà, êîòîðîå, êîíå÷íî, èãðàåò óæå èíóþ ðîëü ñ òî÷êè çðåíèÿ ïåðåíîñà äèôôóíäèðóþ- ùåé ïðèìåñè. Íàêîïëåíèå As ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ïåðåíîñ As ÷åðåç ïîâåðõíîñòíûé áàðüåð åñòåñòâåí- íîãî SiO2 íå ëèìèòèðóåò ïðîöåññ åãî äèôôóçèè â êðåìíèé. Îãðàíè÷åíèå äèôôóçèè As ñâÿçàíî ñ ìåõà- íèçìàìè, îïðåäåëÿþùèìè ñêîðîñòü äèôôóçèè As â Si-ïîäëîæêó. Çíà÷èòåëüíóþ êðóòèçíó ïðîôèëÿ ðàñïðå- äåëåíèÿ As â îáëàñòè êîíöåíòðàöèé îêîëî1020 ñì�3, ñî- îòâåòñòâóþùåé îáëàñòè îáðàçîâàíèÿ íèçêîâîëüòíîãî ð�ï-ïåðåõîäà (ðèñ. 6), ìîæíî îáúÿñíèòü èçâåñòíûì ýôôåêòîì óñêîðåíèÿ äèôôóçèè ëåãèðóþùèõ ïðèìå- ñåé, â äàííîì ñëó÷àå As, â çîíå âûñîêîé êîíöåíòðà- öèè. Íà ýòîì îñíîâàíèè ñëåäóåò îæèäàòü òîðìîæå- íèÿ ïðîäâèæåíèÿ äèôôóçèîííîãî ôðîíòà As ïî ñðàâ- íåíèþ ñ äèôôóçèåé àòîìîâ As, íàõîäÿùèõñÿ â çîíå ñ áîëåå âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé, ÷òî ñïîñîáñòâóåò óâå- ëè÷åíèþ ãðàäèåíòà êîíöåíòðàöèè As â îáëàñòè ð�n- ïåðåõîäà è, ñîîòâåòñòâåííî, ïîëó÷åíèþ, â îòëè÷èå îò äèôôóçèè ôîñôîðà, êà÷åñòâåííûõ íèçêîâîëüòíûõ ð�n-ñòðóêòóð (c îòíîñèòåëüíî íèçêèìè çíà÷åíèÿìè äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ) . Âûâîäû Òàêèì îáðàçîì, óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ïðîâåäåíèè ïðîöåññîâ äèôôóçèîííîãî ëåãèðîâàíèÿ ìûøüÿêîì êðåìíèåâûõ ïëàñòèí â âàêóóìèðîâàííîé êâàðöåâîé àìïóëå íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâà- íèå ñîñòàâíîãî èñòî÷íèêà äèôôóçèè â âèäå êðèñòàë- ëè÷åñêîãî ìûøüÿêà è ïîðîøêà êðåìíèÿ ìàðêè ÊÄÁ ñ êîíöåíòðàöèåé áàçîâîé ïðèìåñè (áîðà) íå ìåíåå êîí- öåíòðàöèè áàçîâîé ïðèìåñè (áîðà) â ëåãèðóåìûõ êðåìíèåâûõ ïëàñòèíàõ. Ïîëó÷åííûå â ðàáîòå ðåçóëüòàòû ïðåäñòàâëÿþò èí- òåðåñ ïðè ðàçðàáîòêå è ïðîèçâîäñòâå íèçêîâîëüòíûõ (ìåíåå 7 Â) îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ íà îñíîâå êðåìíèÿ. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Äóäàð Í. Ë., Ñÿêåðñêèé Â. Ñ., Êîðûòêî Í. Í. Ìîäåëèðîâà- íèå ýëåêòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è ðàñ÷åò êîíñòðóêòèâíûõ ïà- ðàìåòðîâ êðåìíèåâîãî ñòàáèëèòðîíà ñ íàïðÿæåíèåì ñòàáèëèçà- öèè 6,5  // Òåõíîëîãèè è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïà- ðàòóðå.� 2009.� ¹ 3.� Ñ. 10�12. 2. Ïàò. 5328. Ñïîñîá èçãîòîâëåíèÿ êðåìíèåâûõ îãðàíè÷èòå- ëåé íàïðÿæåíèÿ / À. Ô. Ìóðàòîâ, À. Ç. Ðàõìàòîâ, À. À. Ìåðêóëîâ, È. Ð. Èñìîèëîâ.� 1994.� Áþë. ¹ 3. 3. Áîëòàêñ Á. È. Äèôôóçèÿ â ïîëóïðîâîäíèêàõ.� Ì.: Ôèç- ìàòãèç, 1961. 4. Ðöõèëàäçå Â. Ã. Ìûøüÿê.� Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1969. 5. ßâîðñêèé Á. Ì., Äåòëàô À. À. Ñïðàâî÷íèê ïî ôèçèêå.� Ì.: Íàóêà, 1968. 6. Ïàøêîâ Â. Ì. Ãëóáîêàÿ î÷èñòêà ìûøüÿêà ìåòîäîì íà- ïðàâëåííîé êðèñòàëëèçàöèè // Âûñîêî÷èñòûå âåùåñòâà.� 1988.� ¹ 1.� Ñ. 123�126. 7. Êîíäðà÷åíêî Ë. À., Ðàññàäèí À. Ý., ×èñòÿêîâ À. Ñ. Ìîäå- ëèðîâàíèå ïðîöåññà íåëèíåéíîé âûñîêîãðàäèåíòíîé äèôôóçèè â ïîëóïðîâîäíèêàõ // ÏÆÒÔ.� 2005.� Ò. 31, Âûï. 3.� Ñ. 27�30. 8. Àòîìíàÿ äèôôóçèÿ â ïîëóïðîâîäíèêàõ / Ïîä ðåä. Ä. Øîó.� Ì.: Ìèð, 1971. 9. Nakajima J, Ohkawa Sh, Fukukava J. Simplified expression for the distribution of diffused impurity // Jap. J. Appl. Phys.� 1971.� N 10.� Ð. 162�163. 10. Ghoshtagore R.N. Low concentration diffusion in silicon under sealed tube conditions // Solid State Electron.� 1972.� Vol. 15, N 10.� P. 1113�1120. ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È Ëóòö ôîí Âàíãåíõàéì. Àêòèâíûå ôèëüòðû è ãåíåðàòîðû. Ïðîåêòèðîâà- íèå è ñõåìîòåõíèêà ñ èñïîëüçîâàíèåì èíòåãðèðîâàí- íûõ ìèêðîñõåì.� Ì.: Òåõíîñôåðà, 2010.� 416 c. Êíèãà çíàêîìèò ÷èòàòåëÿ ñ ñîâðåìåííûìè ìåòîäàìè îáðà- áîòêè àíàëîãîâîãî ñèãíàëà.  èçäàíèè ðàññìàòðèâàþòñÿ àêòèâíûå öåïè ñ èñïîëüçîâàíèåì îáû÷íûõ è íîâûõ óñèëè- òåëåé ICs (óñèëèòåëè, èíòåãðàòîðû è ïðåîáðàçîâàòåëè ïîë- íîãî ñîïðîòèâëåíèÿ), ïðîåêòèðîâàíèå, ðàñ÷åò è ñðàâíåíèå ðàçëè÷íûõ ñõåì ôèëüòðîâ; èñïîëüçîâàíèå êîìïüþòåðíûõ ïðîãðàìì ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ôèëüòðîâ, ñèíóñ-ãåíåðàòî- ðû ñ èíòåãðèðîâàííûìè óñèëèòåëÿìè. Ïîæàëóé, âïåðâûå â ñïåöèàëèçèðîâàííîé ëèòåðàòóðå ýòà òåìà ðàñêðûâåòñÿ íà- ñòîëüêî ïîäðîáíî è â òàêîì îáúåìå. Êíèãà ÿâëÿåòñÿ óäîáíûì ñïðàâî÷íèêîì äëÿ èíæåíåðîâ è èññëåäîâàòåëåé, ñòðå- ìÿùèõñÿ ðàñøèðèòü ñâîè çíàíèÿ â îáëàñòè àíàëîãîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëà.

Схожі ресурси