Khuếch đại tạp chất vi điện tử

Khuếch đại tạp chất vi điện tử đại học bách khoa hà nội

Khu Khu   ch t ch t á á n t n t   p ch p ch   t t Lê Tun i hc Bách khoa Hà Ni 2 2 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n t n t   p ch p ch   t t M M   c đ c đ í í ch: ch: Khuch tán là phng pháp c đin đ đa tp cht vào đ bán dn nhm to các loi dn khác nhau (chuyn tip p-n) và điu khin đ dn ca các lp. Tuy cy ion hin nay hu nh đã thay th vai trò ca khuch tán c đin trong sn xut các linh kin bán dn và vi đin t, nhng các nguyên lý và t tng c a lý thuyt khuch tán vn đc s dng vì chúng mô t tt s chuyn đng và vn chuyn các cht pha tp và tp cht trong môi trng nhit đ cao ca các bc công ngh ch to mch vi đin t. 3 3 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) C C á á c lo c lo   i t i t   p ch p ch   t đ t đ   c d c d ù ù ng cho Si ng cho Si Ion kim Mc tp cht sâu trong Si Acceptor nông Donor nông Bán dn đn cht Khí tr Chu k 4 4 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) C C á á c ngu c ngu   n khu n khu   ch t ch t á á n n ̈ ̈ Ngu Ngu   n kh n kh í í : t : t h h   ng đ ng đ   c pha loãng trong kh c pha loãng trong kh í í mang Ar hay H mang Ar hay H 2 2 . . C C á á c kh c kh í í PH PH 3 3 (phosphin), B (phosphin), B 2 2 H H 6 6 (diboran), AsH (diboran), AsH 3 3 (arsin) pha trong Ar. (arsin) pha trong Ar. ̈ ̈ Ngu Ngu   n r n r   n: n: th th   ng đ ng đ   c x c x   p bên c p bên c   nh c nh c á á c phi c phi   n trong lò khu n trong lò khu   ch t ch t á á n. n. ̈ ̈ Trong l Trong l   p SiO p SiO 2 2 pha t pha t   p m p m   nh (Spin nh (Spin - - on on - - glass) glass) ̈ ̈ Ngu Ngu   n l n l   ng: r ng: r   t ph t ph   bi bi   n trong công nghi n trong công nghi   p, qua c p, qua c á á c c   ng s ng s   c kh c kh í í v v à à đi đi   u ch u ch   nh b nh b   ng lu l ng lu l   ng k ng k   . . 5 5 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) Các c ch khuch tán tp cht C ch th ch –khuch tán nút khuyt (a) : Trong mng tinh th luôn tn ti nút khuyt. Nhit đ càng cao, s lng nút khuyt càng tng lên. Nguyên t tp cht th ch ca nguyên t Si ti v trí các nút khuyt, cng nh nhy t nút khuyt này sang nút khuyt khác trong mng tinh th. Các tp cht thông thng nh B, P, As, Sb tuân theo c ch này. Khuch tán theo c ch th ch xy ra vi tc đ tng đi ch m, nên v mt công ngh là d điu khin. C ch di chuyn gia các nút mng –khuch tán xen k (b): Nguyên t tp cht khuch tán bng cách chen ln trong khong không gian gia các nguyên t Si  các nút mng. C ch này không đòi hi vic to ra và di chuyn các nút khuyt nên khuch tán xy ra nhanh hn nhiu so vi c ch th ch. Các nguyên t Fe, Cu và các kim loi nng khác - là các tp cht không mong mun – thng khuch tán nhanh và b bt ti các by nm xa vùng hot đng ca IC (mt sau ca phin Si) nh s  dng hiu ng gettering. C ch hn hp (c): Nguyên t Si di chuyn trong khong không gian gia các nút mng, ri th ch nguyên t tp cht đang nm  nút mng, đy bt nguyên t tp cht vào khong không gian gia các nút mng. Nguyên t tp cht b th ch sau mt thi gian khuch tán li chim ch trong nút mng, đi vai trò cho nguyên t Si. C ch đánh bt – kick-out (d): Nguyên t tp cht đánh bt nguyên t Si ra khi v trí nút mng tinh th C ch Frank – Turnbull (e): Nguyên t tp cht sau khi di chuyn khá dài trong tinh th s chim mt nút mng tinh th còn trng. Hai c ch (a) và (b) chim u th trong khuch tán. Mô hình khuch tán đc áp dng chung cho c hai c ch. a b c de 6 6 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) Mô h Mô h ì ì nh khu nh khu   ch t ch t á á n nguyên t n nguyên t   ̈ ̈     nh lu nh lu   t Fix th t Fix th   nh nh   t t T T   mô h mô h ì ì nh đn gi nh đn gi   n , so s n , so s á á nh thông l nh thông l   ng khu ng khu   ch t ch t á á n n (p (p hng tr hng tr ì ì nh liên t nh liên t   c), ta r c), ta r ú ú t ra bi t ra bi   u th u th   c đ c đ   nh lu nh lu   t Fix , [D] = cm t Fix , [D] = cm 2 2 /s /s ̈ ̈ Phng tr Phng tr ì ì nh khu nh khu   ch t ch t á á n (1 chi n (1 chi   u) u) T T   phng tr phng tr ì ì nh liên t nh liên t   c suy ra v c suy ra v à à c c ó ó phng tr phng tr ì ì nh khu nh khu   ch t ch t á á n 1 chi n 1 chi   u: u: C không ph C không ph   thu thu   c x c x H H   s s   khu khu   ch t ch t á á n , v n , v   i i E E A A – – nng l nng l   ng ho ng ho   t h t h ó ó a khu a khu   ch ch t t á á n v n v à à D D 0 0 đ đ   c trng cho t c trng cho t   p ch p ch   t t v v à à tinh th tinh th   n n   n n . . 7 7 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) S S   ph ph   thu thu   c nhi c nhi   t đ t đ   c c   a h a h   s s   khu khu   ch t ch t á á n đ n đ   i v i v   i m i m   t s t s   ch ch   t t 8 8 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) Tr Tr   ng h ng h   p khu p khu   ch t ch t á á n ngng đ n ngng đ   ng ng – – C C o o không đ không đ   i t i t   i b i b   m m   t t (Predepossition dose case) (Predepossition dose case) D D ù ù ng đi ng đi   u ki u ki   n ban đ n ban đ   u v u v à à đi đi   u ki u ki   n biên : C(x, 0) = 0; C(0,t) = C n biên : C(x, 0) = 0; C(0,t) = C o o ; C( ; C(   , t) = 0. C , t) = 0. C o o – – n n   ng đ ng đ   t t   p ch p ch   t t ban đ ban đ   u trên b u trên b   m m   t phi t phi   n, c n, c ó ó gi gi á á tr tr   b b   ng gi ng gi   i h i h   n hòa tan bão hòa c n hòa tan bão hòa c   a t a t   p trong b p trong b á á n d n d   n. n. 9 9 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) Tr Tr   ng h ng h   p C p C o o không đ không đ   i t i t   i b i b   m m   t (ti t (ti   p) p) Phân b Phân b   t t   p p t t ì ì m đ m đ   c d c d   i d i d   ng ng V V   i erf i erf – – h h à à m sai s m sai s   ; erfc ; erfc – – h h à à m sai b m sai b ù ù ; ; – – chi chi   u d u d à à i khu i khu   ch t ch t á á n. n. T T   ng s ng s   t t   p ch p ch   t t khu khu   ch t ch t á á n trong 1 n trong 1 đv di đv di   n t n t í í ch: ch: Gradient n Gradient n   ng đ ng đ   t t   p ch p ch   t t theo chi theo chi   u sâu u sâu khu khu   ch t ch t á á n: n: Khuch tán ngng đng thng đt nng đ tp ln , nhng chiu sâu khuch tán nh 10 10 1/8/2006 1/8/2006     i h i h   c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N   i i Khu Khu   ch t ch t á á n n (ti (ti   p) p) M M   t s t s   t t í í nh ch nh ch   t c t c   a c a c á á c h c h à à m sai s m sai s   v v à à sai b sai b ù ù : : [...]... R càng < 1 càng t t ng, t p ch t phân b l i theo bi u th c: ng h p sai l ch kh i lý thuy t khu ch tán on gi n: Tham kh o trong Physics and Technology of Semiconductor Devices, A S Grove, Univ of California, Berkeley (B n d ch ti ng Vi t: V t lý và công ngh các d ng c bán d n, Ph m Trung D ng, NXB Khoa h c & K thu t, Hà N i, 1978) 1/8/2006 i h c Bách khoa Hà N i Bá Hà 13 Khu ch tán (ti p) Khu ch tán... Hà 21 Cám n ã theo dõi !!! M i góp ý, b sung xin g i n: Dr Le Tuan Hanoi University of Technology Institute of Engineering Physics Dept of Electronic Materials 2nd Floor, C9 Building 1 Dai Co Viet Str., Hanoi, Vietnam Mobile: 0912 560 536 E-mail: le.tuan@vnn.vn 1/8/2006 i h c Bách khoa Hà N i Bá Hà 22 ... = vxBzw, v i vx – v n t c trôi c a h t t i i n, w – b r ng l p khu ch tán, Bz – c m ng t tr ng c t hoàn toàn theo ph ng tr c z Ix vx V n t c trôi vx c a h t t i i n, xu t phát t bi u th c dòng i n, c vi t: qwx j C v i - n ng trung bình c a t p ch t trong l p khu ch tán M t khác, theo x nh ngh a , nên x 1 I x Bz và ta rút ra bi u th c 1 Cdx x j C C Cdx H c a linh ng Hall: qx j C Rs qU H xj 0 0 j... C s const •Tr ng h p t ng s t p ch t không i (Q = const): dt dn 1/8/2006 65 70 % Q const i h c Bách khoa Hà N i Bá Hà 16 Khu ch tán (ti Xác nh chi u sâu l p khu ch tán Ph ng pháp n gi n nh t là mài bi Vi n bi ho c m t tr tròn bán kính R c l n t i ch , do ma sát s t o trên m u m t l hay rãnh tròn Sau khi t m th c l a ch n (dung d ch: vài gi t HNO3 trong 100 cm3 HF, nhi t phòng, th i gian 30 – 60 s; ho . Devices Physics and Technology of Semiconductor Devices , A. S. Grove, , A. S. Grove, Univ. of California, Berkeley (B Univ. of California, Berkeley (B   n d n d   ch ti ch ti   ng Vi ng. t á á n n Phng ph Phng ph á á p đn gi p đn gi   n nh n nh   t l t l à à m m à à i bi. Vi n bi i bi. Vi n bi ho ho   c m c m   t tr t tr   tròn b tròn b á á n k n k í í nh R đ nh R. xu   t ph t ph á á t t t t   bi bi   u th u th   c dòng đi c dòng đi   n, n, đ đ   c vi c vi   t: t: v v   i <C> i <C> - - n n   ng đ ng đ   trung b trung b ì ì nh