Расчет режимов диффузии базовой и эмиттерной области

Основой полупроводниковой технологии является создание переходов путем легирования. Сущность легирования состоит во внедрении легирующей примеси в кристаллическую решетку полупроводника и образование области с противоположным типом проводимости. Эта область ограничивается p-n переходом. Количество вводимой примеси должно быть достаточным для компенсации ранее введенной примеси и создания ее избытка.

Легирование можно осуществлять путем термической диффузии примеси в полупроводник, нагретый до высокой температуры, и внедрением ионов примеси с высокой энергией (ионное легирование). В настоящее время наиболее распространенным является метод диффузии.

Диффузией называют перенос вещества, обусловленный хаотическим тепловым движением атомов, возникающий при наличии градиента концентрации данного вещества и направленный в сторону убывания этой концентрации. Ввиду конечной скорости диффузии концентрация введенной примеси убывает в направлении от поверхности, через которую происходит диффузия, вглубь. Переход образуется на глубине , где концентрация введенной примеси оказывается равной концентрации исходной примеси .

При формировании диффузионных p – n – переходов диффузия, как правило, проводится в две стадии, за исключением диффузии донорных примесей (P, As, Sb) на глубину меньше 2 мкм. В этом случае диффузию проводят в одну стадию. Задачей расчета является определение температуры и времени диффузии на каждом этапе. Исходными данными для расчета являются поверхностная концентрация  или поверхностное сопротивление  диффузионной области и глубина залегания p – n – перехода  .

Основное уравнение, используемое при расчете режимов диффузии -это равенство концентраций введенной и исходной примесей на глубине залегания p – n – перехода

, где  концентрация введённой примеси на глубине залегания p-n перехода;

и

 концентрация исходной примеси на глубине залегания p-n перехода.

В качестве легирующей примеси используется бор и фосфор, параметры которых представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 Параметры легирующих примесей

Из рисунка 2.7 видно, что для дальнейшего расчета необходимо определить поверхностную концентрацию диффузионной области p-типа. Так как по заданию не известна концентрация подложки, то из маркировки КЭФ – 0,1 видно, что объёмное сопротивление подложки . По графику зависимости удельного сопротивления кремния и арсенида галлия от концентрации примесей при 300 К определяется концентрация примеси в подложке, которая составила .

 Концентрация примеси в подложке определенная по графику зависимости удельного сопротивления кремния и арсенида галлия (Рис 3.1).

Рисунок 3.1– График зависимости удельного сопротивления кремния и арсенида галлия от концентрации примесей при 300 К