Выбор источника и концентрации легирующей примеси, выбор схемы установки для процесса диффузии. Расчёт зависимости коэффициента диффузии легирующей примеси от температуры

 1 Выбор источника и концентрации легирующей примеси, выбор схемы установки для процесса диффузии.

В качестве источника галлия применяют твердый Ga₂O₃. Процесс диффузии проводят в протоке транспортирующего газа-восстановителя, в качестве которого используют либо во­дород,   либо   оксид   углерода.   При   нагревании до 1220^oК Ga₂O₃ восстанавливается до легколетучего соединения Ga₂O, пары которого переносятся в зону диффузии. Схема установки приведена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1

Из условия задания начальная концентрация примеси составляет          10¹⁴см^-3. Материал вводимой примеси – галлий. Предельная растворимость галлия в кремнии при температуре 1200^оС составляет 10²⁰см^-3. Для осуществления процесса выберем концентрацию равную 10¹⁸см^-3.

2 Расчёт зависимости коэффициента диффузии легирующей примеси от температуры.

Коэффициент диффузии при температуре диффузии определяется по формуле:

Значения коэффициента диффузии при температуре, близкой к 1000^оС приведены в таблице 2.1 и на рисунке 2.1.

Таблица 2.1

Температура, оС	925	950	975	1000	1025	1050	1075
D(T), 10-15см2/c	1.685	3.310	6.329	11,797	21,469	38,196	66,518

Рисунок 2.1

3 Расчёт распределения концентрации примеси по глубине.

Расчёт распределения концентрации примеси ведётся по формуле:

Результаты расчётов приведены в таблице 3.1 и на рисунках 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1

x, мкм	N(x,t), 1018см-3
0	1.0
0.25	0.81562
0.5	0.63869
0.75	0.48023
1	0.34479
1.25	0.23492

Продолжение таблицы 3.1

x, мкм	N(x,t), 1018см-3
1.5	0.15035
1.75	0.08857
2.0	0.04576
2.25	0.01761
2.5	0.00006

Рисунок 3.1

Рисунок 3.2

4 Определение требуемого времени для формирования p-n перехода на глубине 2.5мкм.

Определить время, для получения p-n перехода можно по формуле:

Также время можно определить графически, построив несколько графиков распределения концентрации в логарифмическом масштабе (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1

Время диффузии, для получения p-n перехода на глубине составляет 5050с.

5 Выбор метода, схемы установки и определение параметров процесса нанесения плёнки диоксида кремния.

Одним из методов формирования окисла является термическоеокисление в потоке сухого кислорода. Схема установки приведена на рисунке 5.1, где 1 — термостат; 2 — резервуар с трихлорэтиленом; 3 — пласти­ны;  4— реакционная  камера.

Зависимость   роста  тол­щины  окисла  кремния  от  време­ни   tи  температуры  при   нормаль­ном давлении приведена на рисунке 5.2

Рисунок 5.1

Рисунок 5.2

Из графиков можно определить температуру и время, необходимые для формирования окисной плёнки толщиной 0,55мкм.

T=1573К

t=9900c