МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ.В.И.УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра МНЭ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Основы планарной технологии»

Тема: «Разработка технологии изготовления элементов интегральной схемы»

Вариант 3

Студент гр. 9205 __________________________________

Преподаватель __________________________________

Санкт-Петербург

2022

АННОТАЦИЯ

В работе рассматривается процесс изготовления базовых интегральных элементов: n-p-n транзистора и резистора. Приведено решение прямой задачи расчета распределения примесей при формировании транзисторной структуры, а также проведены расчеты обратной задачи по определению технологических параметров диффузии. Приведена методика расчета сопротивления базы.

SUMMARY

The paper considers the manufacturing process of basic integral elements: n-p-n transistor and resistor. The solution of the direct problem of calculating the distribution of impurities during the formation of the transistor structure is given, and calculations of the inverse problem of determining the technological parameters of diffusion are carried out. The method of calculating the base resistance is given.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Целью работы является определение способа изготовления на одном кристалле биполярного транзистора и резистора. Предполагалось, что процесс будет реализован двухстадийной диффузией, далее было необходимо принять метод ионной имплантации для загонки необходимых примесей для решения поставленной задачи.

1. Выбор режима технологического процесса изготовления транзисторной структуры для заданных параметров слоев

В качестве легирующих примесей выберем для формирования транзисторной структуры: эмиттерная примесь – фосфор, базовая примесь – бор.

Формула распределения базовой примеси:

На глубине залегания перехода база-коллектор - .

Определим эффективную диффузионную длину базовой примеси:

Воспользуемся выражением:

,

где - поверхностная концентрация базовой примеси после загонки, - длина диффузии загонки

Примем поверхностную концентрацию бора при загонке

Диффузионная длина загонки бора:

Из параметра определим температуру и время загонки , по формулам коэффициента диффузии бора:

,

где - постоянная Больцмана, - температура

Допустим , тогда

Рекомендуемые параметры для загонки и

При маленькой рекомендуемой температуре загонки примесей получаем малое время загонки, что приведет к плохим результатам процесса.

Для предотвращения плохой воспроизводимости процесса введения примеси, прибегнем к методу ионной имплантации.

Необходимое количество вводимой базовой примеси, что и есть доза имплантации примеси через открытую поверхность пластины:

Выберем такую энергию имплантации, чтобы проецированный пробег ионов и его дисперсия были много меньше глубины залегания коллекторного перехода, и формой функции распределения примесей до разгонки можно было пренебречь. Примем , , , что на порядок меньше глубины залегания перехода база-коллектор . Имплантированный слой можно принять как тонкий слой с ограниченным содержанием примеси, из которого происходит перераспределение примесей при температуре и времени разгонки базовой примеси.

При разгонке зависимость концентрации эмиттерной примеси (фосфора) аналогична зависимости для базовой. Учитывая равенство концентраций на глубине залегания эмиттерного перехода :

Из этих формул получим диффузионную длину разгонки эмиттерной примеси:

Допустим , тогда

Коэффициент диффузии для фосфора:

Рекомендуемые параметры разгонки и

Количество примесей, вводимых при загонке фосфора:

Определим диффузионную длину при загонке фосфора:

Примем поверхностную концентрацию фосфора при разгонке

Допустим , тогда

Коэффициент диффузии бора, при температуре загонки фосфора :

Коэффициент диффузии бора, при температуре разгонки фосфора :

Диффузионная длина разгонки базовой примеси до формирования эмиттера:

Диффузионная длина разгонки бора:

Примем

Таблица 1. Технологические параметры формирования транзисторной структуры

Примесь
Базовая (бор)	Эмиттерная (фосфор)

Эффективная концентрация:

Исходная концентрация в пластине

Хбк

Хэб

n

p

n

Рис. 1. Профиль распределения эффективной концентрации примесей

Хбк

Хэб

p

Na

Nd

Nsб

Nsэ

Nисх

n

n

Рис. 2. Профиль распределения концентраций доноров и акцепторов