3.19 Технологія дифузійного легування.
Диффузионное легирование основано на явлении диффузии. Диффузия – направленное движение атомов в сторону их конц. Движущей силой диффузии является градиент. Конц. Атомов или молекул ве-ва. При изготовлении диффузионных структур на поверхности п/п пластин создают повышенную конц легирующей примеси, которые затем начинают диффузировать в глубь подложки. Мктод диффузии широко применяется с целью получения обл-и противоположного типа проводимости либо с более низким электросопротивлением. Диффузионные слои имеют толщины от 10-ых долей мкм до нескольких мкм в отличии от эпитаксиальных (0,1-100 мкм) для кот диапазон шире. Особенностью диффузионного легирования слоев явл неравномерное распределение конц примеси по глубине. Конц – max на поверхности и убывает вглубь слоя. Ионное легирование осуществляется ионизированными атомами примеси обладающими энергией достаточной для проникновения в п/п для получения оиннолегированных слоев недостаточно внедрение ионов примеси. Необходим отжиг для устранения радиационных нарушений в п/п-ах. Основной особенностью ионного лигирования явл практически точное воспроизведение конц примеси на заданной глубине. Возможно получение неглубоких однородных лигированных слоев, а также резких p-n переходов. Распределением примеси можно легко управлять изменяя дозу облучения, энергию и угол падения ионов. Еще одной особенностью процесса явл возможность легирования через слой пленки например диоксида кремния SiO2.
3.20 Катодное распыление,
(К.Р.) ионное распыление, разрушение отрицательного электрода (катода) в газовом разряде под действием ударов положительных ионов.
К. Р., с одной стороны, уменьшающее срок службы электровакуумных приборов; с др. стороны, К. Р. имеет практическое применение для очистки поверхностей, выявления структуры вещества (ионное травление), нанесения тонких плёнок, для получения направленных молекулярных пучков и т.д. Бомбардирующие ионы, проникая в глубь мишени, вызывают смещение её атомов, эти атомы, могут вызывать новые смещения и т.д. Часть атомов при этом достигает поверхности вещества и выходит за её пределы.
К. Р. наблюдается при энергии ионов E выше некоторой величины E0, называемым порогом К. Р. Значения E0 для различных элементов колеблются от единиц до нескольких десятков эв. Количественно К. Р. характеризуется коэффициентом распыления S, равным числу атомов, выбитых одним ионом. Величина S не зависит от давления газа при малых давлениях , но при р > 13,3 н/м2 (0,1 мм рт. см.) происходит уменьшение S за счёт увеличения числа частиц, осаждающихся обратно на поверхность.
Рис. 1. Завис. коэф. распыления S медной мишени от энергии Е бомбардирующих ионов.
Рис. 2. Завис. Коэф. распыления S от массы бомбардирующих ионов Mi (Еi = 400 эв).
Рис. 3. Завис.S от угла падения ионов, бомбардирующих поверхность Cu, Ta, Fe, Pt (цифры указывают энергию ионов).
Физическое катодное распыление
Нанесение проводниковой и полупроводниковых пленок этим методом выполняют в вакуумных камерах диодной типа в плазме тлеющего разряда аргона. Основы располагают на анодах, а катод являются источником материала для образования пленки. В камеру вакуумной установки загружают основы и проводят откачки до давления 1х10-3 - 1х10-4 Па, затем запускают аргон до давления 1,3 - 13 Па. В дальнейшем процесс ведут при заданное давление газа. При подаче на катод-мишень отрицательного потенциала 1,5 - 4 кВ, относительно заземленного анода, ионы аргона, которые попали в область катодной пространства, бомбардируют катод - поток частиц осаждается на поверхности основы
Преимуществами катодной распыления являются: низкая температура основы в процессе нанесения пленок; больше, чем при термовакуумном напылении, равномерность пленок по плоскости основания; отсутствие инерции; отсутствие необходимости частой смены источника частиц; высокая адгезия пленки к основанию. Основные недостатки: относительно невысокие скорости осаждения, загрязнение пленок молекулами остаточных газов и более сложное управление техпроцессом.
Реактивное катодное распыление
В отличие от физического реактивное катодной распыления происходит в тлеющем разряде смеси инертного и активного газов. Частицы распыленной катода химически взаимодействуют с активным газом или образуют с ним твердые соединение, и новое вещество попадает в основу. Чтобы процесс образования вещества пленки, которая наносится, не проходил на катоде, что очень усложняет горения разряда, применяют смеси аргона с содержанием активных газов не более 10%. При вводе в камеру различных активных газов, получают пленки различных соединений, которые практически невозможно получить при термовакуумным напылением. Реактивное катодной распыления позволяет не только получить различные по составу пленки, но и контролируемой управлять их свойства, например удельное сопротивление резистивных пленок. Реактивное распыления широко используется для формирования високоомних резисторов. Главными слохность: точное дозирование активного газа, подаваемого в вакуумную камеру.
