Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych



Podobne dokumenty
III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone,

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd r.

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

Cienkie warstwy. Podstawy fizyczne Wytwarzanie Właściwości Zastosowania. Co to jest cienka warstwa?

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża) podłoże P

Co to jest cienka warstwa?

Domieszkowanie półprzewodników

Technologia planarna

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. USF_3 Technologia_A M.Kujawińska, T.Kozacki, M.Jóżwik 3-1

Struktura CMOS Click to edit Master title style

Technologia monokryształów i cienkich warstw

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Diody półprzewodnikowe cz II

1. Wytwarzanie czystych oraz jednorodnie domieszkowanych materiałów pp.

Podstawy technologii monokryształów

zasięg koherencji dla warstw nadprzewodzących długość fali de Broglie a w przypadku warstw dielektrycznych.

Co to jest cienka warstwa?

Przyrządy Półprzewodnikowe

Układy cienkowarstwowe cz. II

Przyrządy i uklady półprzewodnikowe 2061W

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

SYLABUS. Chemiczna obróbka metali i półprzewodników

Półprzewodniki. złącza p n oraz m s

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

Procesy technologiczne w elektronice

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. przelotka (VIA) warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża)

Fizyka i technologia wzrostu kryształów

Osadzanie z fazy gazowej

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Opis procesu technologicznego wytwarzania pasywnych detektorów promieniowania jonizującego na bazie glinianu litu

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC

Diody półprzewodnikowe

(zwane również sensorami)

PVD-COATING PRÓŻNIOWE NAPYLANIE ALUMINIUM NA DETALE Z TWORZYWA SZTUCZNEGO (METALIZACJA PRÓŻNIOWA)

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100 (technologie 3 µm)

Technologie Materiałowe II Spajanie materiałów

Jak TO działa? Co to są półprzewodniki? TRENDY: Prawo Moore a. Google: Jacek Szczytko Login: student Hasło: *******

Diody półprzewodnikowe

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Diody półprzewodnikowe

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Plan. 2. Fizyka heterozłącza a. proste modele kwantowe b. n-wymiarowy gaz elektronowy

Zespół Szkół Samochodowych

Czyszczenie powierzchni podłoży jest jednym z

Zasada działania tranzystora bipolarnego

Rozmaite dziwne i specjalne

Technologie elektroniki

Procesy technologiczne w elektronice

Fizyka, technologia oraz modelowanie wzrostu kryształów. II. semestr Wstęp. 16 luty 2010

Układy scalone. wstęp układy hybrydowe

WZROST KRYSZTAŁÓW OBJĘTOŚCIOWYCH Z FAZY ROZTOPIONEJ (ROZTOPU)

Różne techniki hodowli kryształów wykorzystywanych w elektronice. Paweł Porada Informatyka stosowana semestr 7

Konstrukcja I technologia tranzystora MESFET

TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA MONOKRYSZTAŁÓW

Fizyka Cienkich Warstw

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski

Plan wykładu. Pasma w krysztale. Heterostruktury półprzewodnikowe studnie kwantowe. Heterostruktury półprzewodnikowe

Materiały w optoelektronice

Osiągnięcia. Uzyskane wyniki

UMO-2011/01/B/ST7/06234

PL B1. Sposób przygotowania metali takich jak cynk i magnez używanych jako domieszki dla wytwarzania związków półprzewodnikowych

TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA MONOKRYSZTAŁÓW WIADOMOŚCI OGÓLNE

Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA

Wybrane Procesy i Materiały Stosowane Przy Wytwarzaniu Układów Scalonych. Fotolitografia

Krzemowe warstwy epitaksjalne do mikrofalowych diod przestrajających

Otrzymywanie i badanie własności elektrycznych monokrysztalicznych ciał stałych wprowadzenie

KONSTRUKCJE METALOWE - LABORATORIUM. Produkcja i budowa stali

Wytwarzanie płyt krzemowych. Wytwarzanie monokryształu krzemu Ci cie Polerowanie mechaniczne i chemiczne Ko cowe czyszczenie, kontrola i pakowanie

Materiały fotoniczne

Technologia elementów optycznych

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

O różnych urządzeniach elektrycznych

dr Rafał Szukiewicz WROCŁAWSKIE CENTRUM BADAŃ EIT+ WYDZIAŁ FIZYKI I ASTRONOMI UWr

Fizyka, technologia oraz modelowanie wzrostu kryształów

Wzrost kryształów objętościowych i warstw epitaksjalnych- informacje wstępne. Michał Leszczyński. Instytut Wysokich Ciśnień PAN UNIPRESS i TopGaN

Przegląd materiałów oraz technologii wytwarzania włókien oraz ich pokrycia

Rozmaite dziwne i specjalne

Technologia cienkowarstwowa

Teoria pasmowa ciał stałych

Generatory przebiegów niesinusoidalnych

Tranzystory polowe JFET, MOSFET

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Marek Lipiński WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH WARSTW I OBSZARÓW PRZYPOWIERZCHNIOWYCH NA PARAMETRY UŻYTKOWE KRZEMOWEGO OGNIWA SŁONECZNEGO

Warunek stabilności zarodka. Krystalizacja zachodzi w kilku etapach. Etapy procesu krystalizacji:

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Kondensatory. Konstrukcja i właściwości

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka

MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

SŁAWOMIR WIAK (redakcja)

TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA MONOKRYSZTAŁÓW

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu

Transkrypt:

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych Ryszard J. Barczyński, 2010 2015 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Wytwarzanie monokryształów Metoda Czochralskiego Metoda Czochralskiego polega na powolnym wyciąganiu zarodka z tygla z roztopionym półprzewodnikiem. Tygiel ogrzewany jest piecem indukcyjnym. Do stopu można dodać domieszki, otrzymując półprzewodnik odpowiedniego typu.

Wytwarzanie monokryształów Metoda Czochralskiego Jan Czochralski 1885-1953 Monokryształy krzemu

Wytwarzanie monokryształów Oczyszczanie metodą topienia strefowego Zanieczyszczenia mają skłonność do gromadzenia się w stopionej strefie pręta. Proces czyszczenia strefowego powtarza się wielokrotnie. Koniec pręta, w którym zgromadziły się domieszki jest odrzucany.

Wytwarzanie monokryształów Gotowy monokrystaliczny pręt z półprzewodnika przecina się (lub rozłupuje) na krążki, które następnie szlifuje się i wytrawia w celu oczyszczenia powierzchni. Krążki półprzewodnika o znormalizowanej średnicy, grubości i typie domieszkowania są podstawowym półproduktem do produkcji elementów półprzewodnikowych.

Wytwarzanie monokryształów Średnica krążka (zwanego powszechnie waflem ) ma zasadnicze znaczenie dla liczby struktur wytwarzanych w jednym przebiegi procesów technologicznych (a co zatem idzie ich ceny).

Wytwarzanie złącz p n tranzystory ostrzowe Pierwsze seryjnie produkowane tranzystory ostrzowe - początek lat 50 Technologia historyczna

Wytwarzanie złącz p n tranzystory stopowe W płytkę germanu typu n wtapia się kulki indu otrzymując tranzystor pnp. Technologia historyczna

Wytwarzanie złącz p n tranzystory stopowo dyfuzyjne W procesie produkcyjnym po nagrzaniu struktury zachodzi dyfuzja domieszek obu rodzajów, umożliwiając osiągnięcie gradientu domieszek w obszarze bazy. Technologia historyczna

Wytwarzanie złącz p n złącza wyciągane Metoda polega na dodawaniu do stopu, z którego wyciąga się pręt półprzewodnika zarówno domieszki akceptorowej i donorowej. Obecnie nie wytwarza się w ten sposób tranzystorów, ale metoda jest stosowana do wytwarzania fotoogniw.

Wytwarzanie złącz p n złącza wyciągane Domieszki akceptorowe i donorowe wbudowują się w kryształ półprzewodnika w różnym stopniu w zależności od prędkości wzrostu kryształu. Dobierając odpowiednie stężenie domieszek obu rodzajów w stopie i regulując prędkość wzrostu kryształu można wyhodować kryształ zawierający naprzemiennie ułożone warstwy n i p.

Wytwarzanie złącz p n tranzystory planarne Tranzystory planarne wytwarzane są metodą wielokrotnej dyfuzji domieszek z fazy gazowej.

Wytwarzanie złącz p n dyfuzja domieszek Proces wytwarzania elementów półprzewodnikowych metodą dyfuzji polega na parokrotnym przeprowadzeniu operacji: - utleniania powierzchni półprzewodnika - naświetleniu maski metodą foto-(lub elektrono-)litograficzną - wytrawieniu maski (roztworem HF) - wykonaniu dyfuzji domieszki -... Piec do dyfuzji i utleniania

Wytwarzanie złącz p n tranzystor planarny 1) Po utlenianiu, litografii i wytrawianiu 2) Po dyfuzji akceptora i powtórnym utlenieniu 3) Po powtórnej litografii i wytrawieniu 4) Po trzecim utlenianiu 5) Po trzeciej litografii i wytrawieniu 6) Po naniesieniu metalowych odprowadzeń (metalizacji) - gotowa struktura

Implantacja jonów Metoda implantacji jonów pozwala na bardzo dokładne i precyzyjne domieszkowanie. Energia stosowanych jonów to 10-200 kev

Implantacja jonów Ponieważ jony o dużej energii niszczą strukturę materiału, po implantacji konieczne jest wygrzewanie w wysokiej temperaturze by zrelaksować defekty. Instalacja implantacji jonów w fabryce Intela w Jerozolimie.

Epitaksja Epitaksja jest to proces wytwarzania monokrystalicznych warstw półprzewodnika na monokrystalicznym podłożu, przy zachowaniu jego budowy krystalograficznej.

Epitaksja Pierwszy rodzaj epitaksji to osadzanie materiału takiego jak samo podłoże na przykład osadzanie krzemu na krzemowym podłożu tak zwana homoepitaksja. Celem procesu jest wytworzenie warstwy różniącej się istotnymi cechami od podłoża. I tak na przykład może różnić się typem przewodnictwa, co umożliwi otrzymanie złącza p n.

Epitaksja W drugim przypadku osadzany materiał jest różny od materiału podłoża, na przykład krzem na Al2O3 mówimy wtedy o heteroepitaksji. Identyczność sieci krystalograficznej obu warstw jest podstawowym warunkiem epitaksji. Epitaksja jest w zasadzie jedyną metodą wytworzenia dobrej jakości kryształów półprzewodników będących związkami chemicznymi.

Epitaksja Podstawowe metody epitaksji to: 1) Epitaksja z fazy gazowej (VPE - Vapor Phase Epitaxy) 2) Epitaksja z fazy ciekłej (LPE - Liquid Phase Epitaxy) 3) Epitaksja metodą naparowania próżniowego (MBE - Molecular Beam Epitaxy) 4) Metoda dekompozycji związków metaloorganicznych (Metal Organic Chemical Vapour Deposition MOCVD)

Epitaksja Epitaksja z fazy gazowej VPE Vapor Phase Epitaxy Stosuje się gaz, który w ogrzewanym piecem indukcyjnym reaktorze rozkłada się, a jeden (lub więcej) z produktów rozkładu osadza się na powierzchni substratu.

Epitaksja Epitaksja z fazy ciekłej LPE Liquid Phase Epitaxy Metoda polega na krystalizacji na powierzchni substratu warstwy pochodzącej ze składników znajdujących się w cieczy będącej w kontakcie z substratem. Wymaga dobrej kontroli temperatury, charakteryzuje się dużą prędkością wzrostu. Została wprowadzona w latach 60 i jest masowo stosowana do dziś, choć powstały metody precyzyjniejsze.

Epitaksja Epitaksja z fazy ciekłej LPE Liquid Phase Epitaxy Przykład zastosowania metody epitaksji z fazy ciekłej do wytwarzania warstw AlGaAs/GaGa na podłożu GaAs.

Epitaksja Epitaksja metodą naparowania próżniowego (MBE - Molecular Beam Epitaxy)

Epitaksja Epitaksja metodą naparowania próżniowego (MBE - Molecular Beam Epitaxy) Poszczególne składniki są naparowywane z indywidualnych dział molekularnych (ang. effusion cells).

Epitaksja Epitaksja metodą naparowania próżniowego (MBE - Molecular Beam Epitaxy) Metodą MBE można otrzymać warstwy o bardzo dobrej jakości i czystości.

Epitaksja Metoda rozkładu par związków metaloorganicznych Metal Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD) Metoda MOCVD polega na rozkładzie związków metaloorganicznych na substracie rozgrzanym w piecu indukcyjnym do temperatury zwykle około 500 do 700 C. Reakcja przeprowadzana jest w atmosferze wodoru. Prekursorami struktury GaAs mogą być na przykład - dla grupy V AsH3 a dla grupy III - Ga(CH3)3 (TMG).

Epitaksja Metoda rozkładu par związków metaloorganicznych Metal Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD)

Epitaksja Metal Organic Chemical Vapour Deposition (MOCVD) Rzeczywisty wygląd aparatury do epitaksji metodą rozkładu par związków metaloorganicznych (po prawej).

Wytwarzanie tranzystorów tranzystor epitaksjalno planarny (epiplanarny) Tranzystory epiplanarne to najczęściej współcześnie produkowany rodzaj tranzystorów. Technologie stosowane do ich produkcji znajdują oczywiście zastosowanie przy produkcji innych elementów półprzewodnikowych, a także układów scalonych.