Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 22 - Halvledarkomponenters teknologi, av Per Svedberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Fig. 5.
Kristall-dragningsapparat enligt
Czochralski’.
(horisontell zondragning och vertikal
flytzons-dragning) eller genom att dra grodden upp ur
smältan, samtidigt som dennas temperatur
sänks, bringar man grodden att växa, så att en
allt större kristall erhålls.
Den erhållna kristallens kvalitet beror bl.a. på
groddens kvalitet men också på
temperatur-gradienternas storlek och riktning. Det
sistnämnda är speciellt viktigt vid den
horisontella zondragningen, då en felaktig riktning på
stelningsfronten lätt orsakar
flerkristallbild-ning från underlagskontaktytan.
För kisels del är flytzonsdragningen ofta att
föredra, då den medger framställning av kisel
med låg syrehalt. Man kan tack vare kisels
låga densitet också dra flytzonskristaller med
relativt stor diameter, ca 20—25 mm, vilket är
fullt tillräckligt för normala tillämpningar.
Enligt Czochralski-metoden kan man visserligen
dra kristaller med större diametrar, men
samtidigt blir man beroende av degelmaterialet.
Normalt används ren kvarts till degeln. Den
smälta kiseln reagerar med kvartsen och löser
en del därav. Kvartsens syre och eventuella
föroreningar, t.ex. bor, löser sig då i smältan
och byggs in i kristallen.
Den extra bortillsatsen påverkar direkt
ki-selns resistivitet, medan syrets inverkan är mer
komplicerad. Det senare kan vid viss
värmebehandling ge upphov till donatorcentra, eller
det kan reagera med andra störningar, såsom
dislokationer och rekombinationscentra. Den
förra effekten är icke önskvärd, men den
senare kan tänkas vara gynnsam för
laddningsbärarnas livslängd. På grund av syrets delvis
okända verkan föredrar man dock i många fall
flytzonsdraget kisel.
Enkristaller av III—V-föreningar tillverkas
också enligt någon av de tre nämnda metoder-
na. För arsenider och fosfider får man då
arbeta i slutna system5.
Materialbearbetning
På grund av sin kristallina byggnad är
halv-ledarmaterialen vanligen hårda och spröda. De
kan därför bearbetas mekaniskt endast med
slipmedel, t.ex. kiselkarbid, aluminiumoxid
eller diamant. All sådan bearbetning ger alltid
ett ytskikt med skadad kristallstruktur, vilket
måste avlägsnas för att halvledarstyckets
egenskaper inte skall äventyras.
Man använder därvid kemisk eller
elektrolytisk etsning. Halvledarmaterialets ytskikt
avlägsnas då atom för atom, så att
kristallstrukturen ej deformeras under ytan. För de olika
halvledarmaterialen finns ett flertal etsrecept
utarbetade. Vissa av dem ger en mycket blank
och slät yta, andra etsar kristallen snabbare
i vissa riktningar, så att kristallstrukturen
framträder vid etsningen.
Mer lokal bearbetning åstadkommes vanligen
genom våtblästring med slipmedel, följd av
etsning, eller också maskeras ytan i ett
lämpligt mönster med en motståndskraftig metall
eller organisk hinna, varefter oskyddade delar
etsas. En lokal bearbetning kan också
åstadkommas genom t.ex. jetetsning. Denna metod,
som används till bl.a. ytbarriärtransistorer,
utförs med en smal vätskestråle av en lämplig
elektrolytisk etsvätska (Tekn. T. 1960 s. 89).
En ganska ny bearbetningsmetod, som börjat
tillämpas även på halvledare, är att skära ut
material med en väl fokuserad elektronstråle.
Denna åstadkommer en lokal upphettning, som
är så stor, att materialet förångas. Enligt
uppgift0 kan spår med 0,5 jtm vidd skäras.
Elek-tronstrålemetoden synes därför vara
synnerligen lämplig för ultrasmå mönster. Tyvärr är
en sådan skärutrustning ganska dyrbar; den
kostar ca 200 000 kr.
Framställning av p- och n-skikt
Vissa halvledarkomponenter består endast av
ett homogent halvledarstycke försett med
lämpliga kontakter. Som exempel på sådana kan
nämnas: termistorer, termoelektriska
generatorer eller kylare, fotomotstånd och vissa
va-ristorer. Däremot består dioder, transistorer,
tyristorer osv. av halvledarstrukturer
sammansatta av flera skikt med olika elektriska
egenskaper, i första hand olika ledningstyp och
resistivitet.
Man har för närvarande fyra huvudmetoder
att åstadkomma skikt av olika ledningstyp i en
och samma halvledarkristall, nämligen
växelodling, legering, diffusion och epitaktisk
odling.
Växelodlingen, som innebär att man vid
kristalldragningen genom tillsats av dopämnen
under dragningens gång eller genom ändring
av dragningshastigheten växlar kristallens
ledningstyp, används numera ganska sällan och
skall därför ej närmare behandlas här.
Kvartsrör tör till-
Grodd
Molståndsuqn
Mässinqsp/atta
Kvortshölje
Fönster
Orofitdeqet
Kvartsinsats
TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 22 (JQ3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
