TECHNOLOGIE POLOVODIČŮ VYTVOŘENÍ PŘECHODU PN

SLITINOVÁ TECHNOLOGIE PODSTATA TECHNOLOGIE ZÁKLADNÍ POLOVODIČ S POŽADOVANOU VODIVOSTÍ SE SPOLEČNĚ S MATERIÁLEM, KTERÝ VYTVOŘÍ OPAČNOU VODIVOST, ZAHŘEJE V MÍSTĚ SLITÍ OBOU MATERIÁLŮ SE VYTVOŘÍ OBLAST S OPAČNOU VODIVOSTÍ AKCEPTOR SE ROZTAVÍ, POLOVODIČ SE V NĚM ČÁSTEČNĚ ROZPUSTÍ A PŘI POMALÉM OCHLAZENÍ VZNIKNE OBLAST VODIVOSTI P PŘECHOD PN SE VYZNAČUJE RYCHLOU ZMĚNOU VODIVOSTI MEZI OBLASTÍ P A N SLITINOVÝ PŘECHOD PN JE STRMÝ (ÚZKÝ) AKCEPTOR MASKA KRYSTAL „N“ AKCEPTOR OBLAST „P“ PŘECHOD PN

DIFÚZNÍ TECHNOLOGIE PODSTATA TECHNOLOGIE ZÁKLADNÍ DESTIČKA POLOVODIČE S NEVLASTNÍ VODIVOSTÍ JE VYSTAVENA PŮSOBENÍ VOLNÝCH ATOMŮ DOTUJÍCÍHO MATERIÁLU PŘI SOUČASNÉM PŮSOBENÍ VYSOKÉ TEPLOTY ATOMY PRONIKAJÍ POD POVRCH DESTIČKY, KONCENTRACE ZÁVISÍ NA TEPLOTĚ, DOBĚ TRVÁNÍ DIFÚZE A HLOUBCE POD POVRCHEM KONCENTRACE ATOMŮ PRŮBĚH KONCENTRACE A STŘED PŘECHODU PN ZA PŮSOBENÍ DOSTATEČNĚ VYSOKÉ TEPLOTY (př. Si – 1200°C) ATOMY PRONIKAJÍ POD POVRCH RŮZNÝM SMĚREM DO RŮZNÉ HLOUBKY PŘECHOD PN SE VYZNAČUJE NEROVNOMĚRNOU KONCENTRACÍ ATOMŮ A POZVOLNOU ZMĚNOU VODIVOSTI MEZI OBLASTÍ P A N DIFÚZNÍ PŘECHOD PN JE POVLOVNÝ (ŠIROKÝ) AKCEPTORY(A) OBLAST P OBLAST N HLOUBKA POD POVRCHEM KONCENTRACE DONORŮ

EPITAXNÍ NARŮSTÁNÍ PODSTATA TECHNOLOGIE ZÁKLADNÍ DESTIČKA (tzv. substrát) VÝCHOZÍ VODIVOSTI JE VYSTAVENA SOUČASNĚ PŮSOBENÍ VHODNÉ TEPLOTY A PAR, ROZTOKU NEBO MOLEKUL POLOVODIČŮ A DALŠÍCH SLOŽEK, JEJICHŽ ATOMY MAJÍ NA SUBSTRÁTU VYTVOŘIT POŽADOVANOU VRSTVU A) PLYNNÁ EPITAXE - NA SUBSTRÁT PŮSOBÍ TZV. SILANY V PLYNNÉ PODOBĚ PŘI VYSOKÉ TEPLOTĚ B) KAPALNÁ EPITAXE - SUBSTRÁT JE VYSTAVEN PŮSOBENÍ ROZTOKU POLOVODIČOVÉHO MATERIÁLU A DALŠÍCH SLOŽEK PRO DOSAŽENÍ POŽADOVANÝCH PARAMETRŮ PŘECHODU PN C) MOLEKULOVÁ EPITAXE - NAPAŘOVÁNÍ VHODNÝCH LÁTEK NA SUBSTRÁT VE VYSOKÉM VAKUU, VYTVÁŘENÍ NEJSLOŽITĚJŠÍCH MATERIÁLŮ

PLYNNÁ EPITAXE PODSTATA TECHNOLOGIE NA MONOKRYSTALICKOU PODLOŽKU (substrát) SE NANÁŠEJÍ VRSTVY POLOVODIČE POŽADOVANÝCH VLASTNOSTÍ Z PLYNNÉ FÁZE CHEMICKOU TRANSPORTNÍ REAKCÍ SE VYTVOŘÍ NA SUBSTRÁTU VRSTVA NOVÉHO MATERIÁLU O TLOUŠŤCE ~ 10 µm A) REDUKCE CHLORIDU KŘEMIČITÉHO VODÍKEM SiCl 4 (g) + 2H 2 (g) = Si (s) + 4HCl (g) B) TEPELNÝ ROZKALD SILANU SiH 4 (g) + 2H 2 (g) = Si (s) + 4H 2 (g) TECHNICKÉ ZAŘÍZENÍ Pozn.: (g) – plynná fáze (s) – pevná fáze PRO VÍCESLOŽKOVÉ MATERIÁLY PODSTATNĚ SLOŽITĚJŠÍ ZAŘÍZENÍ H 2 (g) SiCl 4 (g) °C Si substráty KŘEMENNÝ REAKTOR GRAFITOVÁ PODLOŽKA VF OHŘEV 4HCl (g)

PODSTATA TECHNOLOGIE NA MONOKRYSTALICKOU DESTIČKU PŮSOBÍ LÁTKA, KTERÁ JE ROZPUŠTĚNÁ VE VHODNÉM ROZPOUŠTĚDLE PŘI VHODNÉ TEPLOTĚ PROBĚHNE KRYSTALIZACE LÁTKY NA SUBSTRÁTU A VYTVOŘÍ SE POŽADOVANÁ VRSTVA TECHNOLOGIE SE POUŽÍVÁ PRO ELEKTROLUMINISCENČNÍ A VF SOUČÁSTKY (polovodiče AIII B V, např. GaAs, LED, vf tranzistory) A) PŘEKLÁPĚCÍ SYSTÉM B) POSUVNÁ LODIČKA PROCES PROBÍHÁ V AMPULI SE VHODNOU ATMOSFÉROU ZAHŘÍVÁ SE V ODPOROVÉ PECI NA POŽADOVANOU TEPLOTU KAPALNÁ EPITAXE SUBSTRÁT ROZTOK AMPULE POSUVNÁ LODIČKA

PODSTATA TECHNOLOGIE NA MONOKRYSTALICKOU PODLOŽKU NARŮSTÁ VE VAKUU TENKÁ VRSTVA NOVÉHO MATERIÁLU Z MOLEKULÁRNÍCH SVAZKŮ JEDNÉ NEBO NĚKOLIKA LÁTEK UMOŽŇUJE MIMOŘÁDNĚ PŘESNÉ ŘÍZENÍ HUSTOTY A SLOŽENÍ SVAZKŮ A TÍM VYTVOŘENÍ DOKONALÝCH EPITAXNÍCH VRSTEV S POŽADOVANÝMI KONCENTRACEMI PŘÍMĚSÍ UMOŽŇUJE AUTOMATICKÉ ŘÍZENÍ PROCESU POČÍTAČEM A) METODA „flash“ – MALÉ ČÁSTEČKY VÝCHOZÍCH LÁTEK SE SYPOU NA ODPAŘOVACÍ LODIČKU A SOUČASNĚ DOPADAJÍ V PODOBĚ PAR NA SUBSTRÁT B) METODA „tří teplot“ – KAŽDÁ LÁTKA JE ODPAŘOVÁNA ZE SAMOSTATNÉHO ZDROJE, TEPLOTOU SE ŘÍDÍ ROZLOŽENÍ MOLEKUL VE VRSTVĚ PROCES PROBÍHÁ VE VAKUOVÉ APARATUŘE, ZÁKLADNÍ VAKUUM 10E-8 – 10E-9 Pa MOLEKULÁRNÍ EPITAXE

IONTOVÁ IMPLANTACE PODSTATA TECHNOLOGIE DO POLOVODIČOVÉ PODLOŽKY V TUHÉ FÁZI JSOU UKLÁDÁNY ATOMY CIZÍCH LÁTEK JEJICH URYCHLENÍM NA POTŘEBNOU ENERGII ELEKTRICKÝM POLEM O SÍLE 10 – 100 keV POLOVODIČE TAK MOHOU BÝT LEGOVÁNY RŮZNÝMI PRVKY METODOU LZE DOSÁHNOUT ROZLOŽENÍ KONCENTRACE A TÍM I VLASTNOSTÍ, KTERÉ NELZE DOCÍLIT JINÝMI METODAMI VÝHODY METODY KONCENTRACE IONTŮ PŘÍMĚSÍ NEZÁVISÍ NA FYZIKÁLNÍCH VLASTNOSTECH POLOVODIČŮ ANI NA VNĚJŠÍCH PODMÍNKÁCH LEGUJÍCÍ PŘÍMĚS LZE IMPLANTOVAT ZA TEPLOT, KDY NELZE DIFUZI USKUTEČŇOVAT KONCENTRACE PŘÍMĚSI NEZÁVISÍ NA JEJÍ ROZPUSTNOSTI V POLOVODIČI SORTIMENT PŘÍMĚSÍ MNOHEM ŠIRŠÍ NEŽ PRO DIFUZI