РОЗРОБКА ПРОЦЕСУ ДИФУЗІЇ БОРУ В КРЕМНІЙ З ТВЕРДОГО ДЖЕРЕЛА ДОМІШКИ У ВИРОБНИЦТВІ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ДІОДІВ

Анотація

Процес дифузії бору в кремній являється найважливішим процессом при формуванні кремнієвих p+-n структур, який визначає якість електричних параметрів отриманих діодів. Для одержання р-n переходу в кремнієвій структурі використовуються домішки – елементи III і V груп періодичної системи Менделеєва. У результаті утворюються тверді розчини заміщення, що обумовлює високу розчинність елементів III і V груп у напівпровіднику. У кремнії гранична розчинність бору складає 1021 см-3, галію – 1020, миш’яку – 1020, фосфору – 1022 см-3. Переважним механізмом дифузії цих домішок є дифузія по вакансіях. Якщо простежити шлях розвитку техніки дифузійних процесів бору в кремній, то стає очевидним, що усі зусилля дослідників були спрямовані на відшукування найбільш оптимального методу і апаратури для здійснення дифузії з метою отримання однорідних і відтворних характеристик дифузії без погіршення поверхні кремнію, якість якої, зрештою, гарантує успішне виконання подальших технологічних операцій (наприклад, процесів фотолітографії і виготовлення омічного контакту в планарній технології). В роботі досліджені та проаналізовані основні технологічні проблеми процесу дифузії бору в кремній із твердого джерела домішки В2О3 у вакуумі. Встановлено, що головними проблемами являються: явище перенасичення об’єму кварцового реактора парами дифузанта, що зумовлює неконтрольоване утворення на поверхні пластин кремнію важкорозчинних сполук фази Si-В та ерозію поверхні кремнію після їх видалення і, як наслідок, нерівномірність параметрів дифузійних шарів по площі пластини і збільшення рівня зворотних струмів р+-n структур, що виготовляються. Детально розглянуто технологічні особливості оптимізованого процесу дифузії бору в кремній, використання якого дало можливість запобігти утворенню на поверхні пластин важкорозчинних сполук бору з кремнієм та ерозії поверхні та забезпечило підвищення рівномірності значень поверхневого опору дифузійних шарів по площі пластини. Наведено експериментальні результати опробування розробленої технології дифузії бору в вакуумі для виготовлення кремнієвих діодів та показана її ефективність щодо зниження рівня зворотних струмів і підвищення виходу придатних приладів.