Методы создания p - i - n - структур
Эпитаксиальные пленки Si для быстродействующих переключательных диодов выращивают разложением SiCl4 [12], SiH4 [10],а также методом молекулярно-лучевой эпитаксии [16,9]. Выращивание обычно проводят на подложках n- типа проводимости с удельным сопротивлением 0,001- 0,003 Ом *см. При эпитаксии для уменьшения толщины переходного слоя между низкоомной подложкой и высокоомной пленкой принимают меры, снижающие эффект автолегирования. Для этой цели перед эпитаксиальным выращиванием обратную сторону подложки маскируют нелегированным материалом, а процесс эпитаксии проводят в два этапа. На первом этапе при высокой температуре выращивают тонкий (около 0,4 мкм) слой нелегированного Si [10], на втором при более низкой температуре этот слой доращивают до необходимой толщины. При пиролизе SiH4 в качестве маски может быть использован слой SiO2 для SiCl4 предпочтительнее маскирование высокоомным слоем Si. Типичные значения толщины переходных слоев в пиролитических эпитаксиальных структурах, используемых для создания БПД, лежат в пределах 0,4-0,6 мкм. Молекулярно-лучевая эпитаксия, проводимая в ультравысоком вакууме при сравнительно низкой температуре (950-1050°С), позволяет уменьшить толщину переходного слоя примерно до 0,2 мкм. Обычно p-i- переход создается низкотемпературной (Т=860-880°С) диффузией бора на глубину 0,15-0,22 мкм. При изготовлении р-i-n- структур по технологии обращенной мезаструктуры подложку стравливают до -толщины примерно 10 мкм. При создании прямой мезаструктуры подложку также утончают. В качестве контактов к сильнолегированным областям р-i-n- структур используются тонкие слои Cr, Ti и Pd2Si. Контакты формируются в виде многослойных систем Ti-Au [15,16], Cr-Pd-Au [9,10]. Значения среднего удельного сопротивления этих контактов rs=(rsp+rsp)/2 для rp,rn£ 0,005 Ом*см сравнимы и примерно пропорциональны сопротивлению p- и n- областей. При rn=0,0015 Ом*см и rp = 0,001 Ом*см в диапазоне частот 700-1700 МГц для всех типов контактов rs<10-6 Ом*см-2. Адгезия Ti и РdSi4 к Si лучше, чем Cr. Кроме того, для хромового контакта наблюдается аномальная зависимость сопротивления от плотности прямого тока [7]. Недостатком Ti является его взаимодействие с травителем для кремния. Вследствие этого при формировании мезаструктуры качество титанового контакта может существенно ухудшаться. Типичные варианты р-i-n- мезаструктур для быстродействующих переключательных диодов показаны на pиc.5. Рис. 5. Варианты исполнения p-i-n- структур для быстродействующих переключательных диодов.
Для получения мезаструктуры, показанной на рис.5,а, после диффузии бора в i -слой подложку сошлифовывают примерно до 10 мкм, создают металлические контакты и с помощью фотолитографии формируют ме-заструктуры по диаметру верхнего контакта (около 70 мкм). До окончательного диаметра (17-20 мкм) дотравливают мезаструктуру после сборки диода. Диодная структура (рис.5,6) получена по стандартной технологии обращенной мезаструктуры с интегральным теплоотводом. На рис.5,д показана p-i-n- структура в виде прямой мезаструктуры с балочными выводами. В такой конструкции металлический контакт расположен в непосредственной близости от мезаструктуры, что позволяет уменьшить вклад сопротивления подложки в полное сопротивление диода. Технология полностью эпитаксиальных p-i-n- структур [12]. На низкоомной, ориентированной в плоскости (100) n-подложке выращиваются последовательно р- слой толщиной около 5 мкм с rp£ 0,001 Ом*см, нелегированный i- слой (от 1 до 15 мкм) и тонкий (~1 мкм) n- слой rn £ 0,0015 Ом*см. Такая структура эпитаксиальных слоев позволяет, используя селективный травите ль, полностью стравить n- подложку и получить однородные по толщине обращенные мезаструктуры с низким удельным сопротивлением p- и n-областей (рис. 5,г). Вариант технологии изготовления прямой мезаструктуры для БПД подобен технологии создания p-i-n- структуры ограничительного диода. В этом варианте высокоомный i- слой и низкоомный n- слой последовательно наращиваются на низкоомной подложке p- типа проводимости. Для получения диодных структур с поверхностью, пассивированной термическим SiO2, на эпитаксиальный i- слой осаждается Si3N4 фотолитографией по Si3N4 формируются прямые мезаструктуры, затем проводится термическое окисление боковой поверхности этих структур, удаляются остатки Si3N4 и в открывшихся, окнах создаются диффузионные р-i - переходы. Существует технология, которая заключается в создании p-i-n- структуры одновременной мелкой диффузией доноров и акцепторов в высокоомную тонкую пленку Si. Технологическая схема этого метода представлена на рис. 6. Исходные пластины представляют собой эпитаксиальные p-i- (или n-i-) –структуры. Всю подложку толщиной 200-400 мкм стравливают химически в потоке газа либо электрохимически. Эпитаксиальную пленку утончают до 2-6 мкм. Диффузию B и P проводят одновременно из боро- и фосфоросиликатных стекол, нанесенных на противоположные стороны пленки. После кратковременной диффузии (5-15 мин при 1100°С), при которой p-i- и i-n- переходы формируются на глубине от 0,5 до 1,5 мкм от поверхности, остатки стекол стравливают и на обе стороны напыляют металлические контакты типа Ti-Au. Этот метод позволяет применить элементы планарной технологии, при этом SiO2 используется в качестве диффузионной маски. Общий вид p-i-n-мезаструктуры, выполненной по планарной технологии, показан на рис.5,г. Для получения высокой скорости переключения СВЧ-мощности разработаны [9] плананарные диоды "сотовой" структуры с диаметром р-i- перехода около 5 мкм и толщиной i -области около 1 мкм (рис. 5,е). В таких структурах p-i - переход формируется селективной имплантацией ионов бора в высокоомную эпитаксиальную пленку Si. Маской при имплантации служит слой SiO2. В некоторых случаях для уменьшения времени жизни носителей заряда p-i-n - структуры легируют золотом.
Рис. 6. Технологическая схема изготовления p-i-n- структур с диффузионными n- и р- областями.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (214)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |