Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow P-i-n-діод

Методи створення p-i-n - структур

Епітаксиальні плівки Si для швидкодіючих перемикаючих діодів вирощують розкладанням SiCl4, SiH4 , а також методом молекулярно-променевої епітаксії. Вирощування зазвичай проводять на підкладках n - типу провідності з питомим опором 0,001 - 0,003 Ом. При епітаксії для зменшення товщини перехідного шару між низькоомний підкладкою і високоомною плівкою вживають заходи, що знижують ефект автолегірюванія. Для цієї мети перед епітаксиальним вирощуванням зворотний бік підкладки маскують нелегований матеріалом, а процес епітаксії проводять у два етапи. На першому етапі при високій температурі вирощують тонкий (близько 0,4 мкм) шар нелегованого Si, на другому при більш низькій температурі цей шар дорощувати до необхідної товщини. При піролізі SiH4 в якості маски може бути використаний шар SiO2 , для SiCl4 краще маскування високоомним шаром Si. Типові значення товщини перехідних шарів у епітаксіальних структурах, які використовуються для створення БПД, лежать в межах 0,4 - 0,6 мкм. Молекулярно-променева епітаксія, що проводиться в ультрависокому вакуумі при порівняно низькій температурі (950 - 1050 ° С), дозволяє зменшити товщину перехідного шару приблизно до 0,2 мкм. Зазвичай p-i - перехід створюється низькотемпературної (Т = 860-880 ° С) дифузією Бора на глибині 0,15 - 0,22 мкм. При виготовленні р-i-n - структур за технологією зверненої мезаструктури підкладку підбурюють до товщини приблизно 10 мкм. При створенні прямої мезаструктури підкладку також стоншують.

В якості контактів до сильнолегірованним областям р-i-n - структур використовуються тонкі шари Cr, Ti и Pd2Si. Контакти формуються у вигляді багатошарових систем Ti-Au [15,16], Cr-Pd-Au. Значення середнього питомого опору цих контактів s=(sp+sp)/2 для p,n 0,005 Ом*см см порівняти і приблизно пропорційні опору p - та n - областей. При n=0,0015 Ом*см та p = 0,001 Ом*см в діапазоні частот 700 - 1700 МГц для всіх типів контактів s<10-6 Ом*см-2.

Адгезія Ti та РdSi4 к Si краще, ніж Cr. Крім того, для хромового контакту спостерігається аномальна залежність опору від щільності прямого струму. Недоліком Ti є його взаємодія з травітелем для кремнію. Внаслідок цього при формуванні мезаструктури якість титанового контакту може суттєво погіршуватися.

Типові варіанти р-i-n - мезаструктур для швидкодіючих перемикаючих діодів показані на pиc.3.

Рис. 3. Варіанти виконання p-i-n - структур для швидкодіючих перемикаючих діодів.

Для отримання мезаструктури, наведеної на рис.3, після дифузії Бора в i - шар підкладку сошліфовивают приблизно до 10 мкм, створюють металеві контакти і з допомогою фотолітографії формують мезаструктури за діаметром верхнього контакту (близько 70 мкм). До остаточного діаметра (17 - 20 мкм) дотравлюють мезаструктуру після збирання діода. Діодна структура (рис. 3б) отримана за стандартною технологією зверненої мезаструктури з інтегральним відводом тепла. На рис. 3д показана p-i-n - структура у вигляді прямої мезаструктури з балочними висновками. У такій конструкції металевий контакт розташований в безпосередній близькості від мезаструктури, що дозволяє зменшити внесок опору підкладки в повний опір діода.

Технологія повністю епітаксіальних p-i-n - структур. На низькоомній, орієнтованій в площині n - підкладці вирощуються послідовно р - шар товщиною близько 5 мкм з p 0,001 Ом*см, нелегований i - шар (от 1 до 15 мкм) і тонкий (~1 мкм) n - шар n 0,0015 Ом*см. Така структура епітаксіальних шарів дозволяє, використовуючи селективний травитель, повністю стравити n - підкладку і отримати однорідні по товщині звернені мезаструктури з низьким питомим опором p - та n - областей (рис. 3г). Варіант технології виготовлення прямої мезаструктури для БПД подібний до технології створення p-i-n - структури обмежувального діода. У цьому варіанті високоомний i - шар і низькоомний n - шар послідовно нарощуються на низькоомній підкладці p - типу провідності.

Для отримання діодних структур з поверхнею, пассівірованной термічним SiO2, на епітаксиальний i - шар осідає Si3N4 фотолітографії по Si3N4 формуються прямі мезаструктури, потім проводиться термічне окиснення бічної поверхні цих структур, видаляються залишки Si3N4 і в відкритих вікнах створюються дифузійні р-i - переходи.

Існує технологія, яка полягає у створенні p-i-n - структури одночасною дрібною дифузією донорів і акцепторів у високоомну тонку плівку Si. Технологічна схема цього методу представлена на рис. 4.

Рис. 4. Технологічна схема виготовлення p-i-n - структур з дифузійними n - та р - областями.

Вихідні пластини являють собою епітаксиальні p-i - (або n-i -) структуры. Всю підкладку товщиною 200 - 400 мкм стравлюють хімічно в потоці газу або електрохімічно. Епітаксіальну плівку стоншують до 2 - 6 мкм. Дифузію B і P проводять одночасно з боро - і фосфоросілікатних стекол, нанесених на протилежні сторони плівки. Після короткочасної дифузії (5 - 15 хв при 1100 ° С), при якій p-i - та i-n - переходи формуються на глибині від 0,5 до 1,5 мкм від поверхні, залишки скла стравлюють і на обидві сторони напилюють металеві контакти типу Ti - Au.

Цей метод дозволяє застосувати елементи планарної технології, при цьому SiO2використовується в якості дифузійного маски. Загальний вигляд p-i-n - мезаструктури, виконаної за планарної технології, показаний на рис. 3г.

Для отримання високої швидкості перемикання НВЧ-потужності розроблені плананарние діоди "стільникового" структури з діаметром р-i - переходу близько 5 мкм і товщиною i - області близько 1 мкм (рис. 3е). У таких структурах pi - перехід формується селективної імплантацією іонів бору в високоомних епітаксиальні плівки Si. Маскою при імплантації служить шар SiO2.

У деяких випадках для зменшення часу життя носіїв заряду p-i-n - структури легують золотом.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
P-i-n-діод