Основные технологические процессы изготовления р-n-персходов

Метод сплавления. Этот технологический процесс заключается в том, что в пластинку полупроводника одного типа проводимости вплавляют примесь, необходимую для образования полупроводника другого типа проводимости. Например, на пластинку германия n-типа помещают таблетку индия и нагревают ее до температуры плавления. При этом примесь расплавляется, и в ней частично растворяется материал полупроводника, создавая в приграничной зоне слой проводимости p-типа. Сплавные р-n-переходы имеют высокую надежность, работоспособны при больших обратных напряжениях и обладают малым собственным сопротивлением, обеспечивающим малое прямое падение напряжения на них.

Метод диффузии. В этом технологическом процессе р- и n-области получают в полупроводнике путем проникновения акцепторных или донорных примесей, содержащихся в атмосфере паров, куда помещают нагретую до высокой температуры пластинку полупроводника. Так как атомы примеси диффундируют внутрь пластины с поверхности, наибольшая концентрация примеси наблюдается в приповерхностной области и убывает с увеличением расстояния в глубь полупроводника.

Метод эпитаксиального наращивания. Процесс кристаллизации одного вещества на кристалле-подложке другого называется эпитаксиальным наращиванием. При этом кристаллическая решетка подложки определяет структуру решетки, в которой кристаллизуется наращиваемый слой. Полупроводниковые эпитаксиальные слои (пленки) могут быть получены различными способами: герметическим испарением в вакууме; кристаллизацией в расплавленном веществе, содержащем примесь; осаждением из парообразной формы. Изменяя тип примеси и условия наращивания, можно в широких пределах менять электрические свойства эпитаксиальной пленки.

Ионное легирование. Процесс заключается в бомбардировке ионами примеси нагретой полупроводниковой пластины, находящейся в вакууме. Ионы предварительно разгоняются до определенной скорости и, внедряясь в пластину полупроводника, играют роль донорных или акцепторных примесей.

Оксидное маскирование. Этот процесс используют для того, чтобы обеспечить проникновение примеси только в определенные участки пластины, защитив от них остальную ее поверхность. В полупроводниковых структурах на основе кремния в качестве маски используется диоксид кремния SiО2, который является хорошим изолятором и обладает по сравнению с чистым кремнием значительно меньшей скоростью диффузии в него примесей. Для получения пленки оксида кремниевую пластину нагревают до 900–1200°С в атмосфере кислорода. После охлаждения те участки полупроводника, которые должны подвергаться воздействию примесей, освобождают от пленки окисла травлением.

Фотолитография. Это процесс получения на поверхности пленки оксида необходимого рисунка расположения окон. Оксидную пленку покрывают фоторезистом (светочувствительным слоем) и экспонируют (засвечивают) ультрафиолетовыми лучами через маску, на которой выполнен рисунок в виде прозрачных и непрозрачных участков. Участки фоторезиста, подвергнувшиеся освещению, оказываются задубленными (нерастворимыми), а с неосвещенных участков фоторезист удаляют растворителем.

Травление пленки диоксида кремния с участков, не защищенных задубленным фоторезистом, производят плавиковой кислотой, в результате в оксидной пленке образуются окна, через которые производится диффузия, эпитаксиальное наращивание или ионное легирование.