2. .3 Điện trở Collector
3.3. Chế tạo Silic đơn tinh thể
Thông thư ng ngư i ta tiến hành nuôi đơn tinh thể silic từ Si đa tinh thể bằng 2 phương pháp chính là CZ ( Czochralski) và luyện vùng (floating zone Fz).
a) Phương pháp Cz
Kĩ thuật thông thư ng để nuôi tinh thể được gọi là phương pháp Czochralski. Trong kĩ thuật này, một miếng nhỏ vật liệu bán dẫn được gọi là mầm được mang đến tiếp úc với bề mặt của một vật liệu giống n ở pha lỏng, và sau đ được kéo chậm từ thể lỏng. Khi mầm được kéo chậm, sự h a rắn uất hiện giữa lớp tiếp úc lỏng-rắn. Thông thư ng tinh thể cũng được quay chậm khi n đang được kéo để trôn lỏng, dẫn đến nhiệt độ đồng đều hơn. Những nguy n tử tạp chất, chẳng hạn như Bo hoặc Photpho c thể được th m vào bán dẫn đang tan chảy. Hình 3.2 biễu diễn sơ đồ của quá trình nuôi Crochralski và thỏi silic được hình thành trong quá trình này.
Hình 3.2.: Mô hình sản xuất silic đơn tinh thể bằng Czochralski
Hình 3.3: Sơ đồ thiết bị nuôi tinh thể bằng phương pháp Czochralski
chảy với vận tốc ~ 10 m/s.
+ Sau khi đa tinh thể Si đã chuyển hết thành đơn tinh thể, ngư i ta cắt bỏ hai đầu, mài bỏ những phần gồ ghề để thu được thỏi đơn tinh thể hình trụ c đư ng kính từ 80-250 mm hoặc lớn hơn như hình 3. .
Hình 3.4: Thỏi đơn tinh thể silic sau quá trình chế tạo
b. Phương pháp Fz (Floating Zone)
Hình 3.5. Mô hình sản xuất silic đơn tinh thể bằng Floating Zone
Phương pháp n ng chảy vùng hay luyện vùng (F ) là phương pháp nuôi tinh thể tốt nhất để nhân được Silic cực kì tinh khiết. Đặc điểm cơ bản của phương pháp luyện vùng là phần n ng chảy của mẫu hoàn toàn được giữ bởi phần rắn, nghĩa là ở đây không cần nồi như phương pháp C .
Trong phương pháp luyện vùng, đa tinh thể silic được làm n ng chảy bằng hồ quang ở đầu tiếp úc với mầm tinh thể và làm lạnh đến nhiệt độ đông
đặc của silic. Đơn tinh thể Si tạo ra được quay và kéo uống với vận tốc ác đ nh. Các bước tiếp theo hoàn toàn tương tự như phương pháp C .
3.4. Chế tạo phiến bán dẫn
Sau khi nuôi được thỏi bán dẫn đơn tinh thể, cần ác đ nh các hướng tinh thể làm các vát chu n chính và vát chu n phụ để đ nh hướng tinh thể.
Sau khi mài vát, thỏi được nhúng vào dung d ch an mòn h a để t y bỏ sai hỏng do mài cơ khí gây ra . Mỗi nhà sản uất sử dụng hỗn hợp ri ng của họ, nhưng thông thư ng là tr n cơ sở hệ HF-HNO3. Sau đ thỏi được cưa cắt thành phiến, đây là bước hết sức quan trọng vì n quyết đ nh độ phẳng của phiến
Hình 3.6: Phiến bán dẫn Si
Cuối cùng phiến Si đươc kiểm tra, ác đ nh các thông số như điện trở suất bề mặt, đư ng kính bề dày…sau đ phân loại đ ng hộp và đưa đến nơi chế tạo vi mạch .
Để pha tạp chất vào đơn tinh thể Si ngư i ta dùng khí trơ (Ar) mang khí pha tạp vào vùng n ng chảy; hoặc trộn trực tiếp các chất tạp chất như B, P hoặc As vào đa tinh thể Si n ng chảy.