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.
ten livslängd en ökning i ledspänningsfallet.
Ökningen gör sig mer märkbar ju högre
spärrspänning dioden är konstruerad för.
Successiva förbättringar i processen sker dock och
redan nu kan man få tillräckligt stor livslängd
för diffunderade 1 000 V-dioder med goda
ledegenskaper.
En maskering mot vissa dopämnen kan
erhållas blott genom oxidation av kiselytan. Denna
teknik kan utnyttjas, då man vill dopa en
kristall endast på vissa delar av ytan. Man
oxiderar då först hela kiselytan och avlägsnar
oxiden genom etsning eller dylikt, där dopning
önskas. Genom val av lämpligt dopämne, tid,
temperatur och atmosfär vid
diffusionsprocessen kan man hindra att dopämnet tränger
igenom det kvarvarande oxidskiktet. På så sätt
får man p- och n-områden med begränsad
utsträckning på en kristallyta. Denna teknik
till-lämpas i stigande utsträckning vid
transistortillverkningen.
Diffusionsmetodens fördelar framför
legeringsmetoden är, att man kan styra de olika
skiktens tjocklek med större noggrannhet och
att man i kombination med
maskeringstekniken samtidigt kan behandla många
kristallskivor, som sedan var och en kan delas upp till
hundratals halvledarelement.
Diffusionstekni-ken är därför särskilt ekonomisk vid
tillverkning av t.ex. transistorer och andra
komponenter med tre eller flera elektroder, vid vilka
man måste begränsa de yttre skiktens
utbredning i sidled för att få kontakt till de inre
skikten, fig. 10.
Diffusionstekniken har även andra attraktiva
drag. Man kan nämligen kombinera den med
en stabiliserande oxidering av kristallytan9.
Denna teknik har utvecklats för dioder och
transistorer av kisel för ej alltför hög
spärrspänning. Genom att göra oxidmasken vid
dif-fusionen under väl kontrollerade förhållanden
kan man låta pn-gränserna mynna under
oxidytan. Oxidskiktet ger då icke upphov till
störande ytläckströmmar utan håller i stället
dessa på en mycket låg nivå, samtidigt som det
tjänstgör som ett skydd mot atmosfären.
Med diffusionsteknik kan man bygga upp
flera skikt av växlande ledningstyp, men
eftersom störämnet alltid tillförs från ytan och har
en inåt avtagande koncentration, måste ett
yttre skikt ha så hög dopning, att det minst kan
kompensera dopningen i ett inre skikt.
Dop-ningen i de olika skikten måste alltså vara lägre
ju längre in från ytan de ligger. I vissa fall
skulle det vara önskvärt att bygga upp
halvledarelement, i vilka ett kraftigt dopat skikt
ligger innanför ett svagt dopat. Sådana system
kan åstadkommas genom epitaktisk odling.
Epitaktisk teknik
Vid epitaktisk odling, som började tillämpas på
germanium och kisel under 1960, fäller man
på en enkristall av t.ex. kisel ur en gas ut mer
kisel, så att ett nytt enkristallint skikt erhålls10.
Substratet vilar på en kiselstav och värms med
högfrekvens i en skyddsatmosfär av vätgas, fig.
Fig. 10. Genomskärning av, t.v. pnp- och t.h.
pnpn-system med tre kontaktanslutningar.
11. Denna tjänar som bärare och
reduktionsmedel för den kiseltetraklorid, från vilken
kisel till det epitaktiska skiktet spjälkas genom
reduktion vid 900—1 300°G. Lämplig dopning
av det odlade skiktet erhålles genom tillsats av
små mängder fosforklorid eller borbromid till
kiseltetrakloriden. Beroende på substratets
temperatur m.m. blir skiktets
uppbyggnadshastighet 0,2—2 jim/min.
Den stora fördelen med den epitaktiska
odlingen är, att man kan bygga upp enkristallina
skikt utanpå varandra och hela tiden ganska
fritt välja ledningstyp och resistivitet. Den
första praktiska tillämpningen har varit i
puls-transistorer. Andra tillämpningar som provats
är bl.a. pnpn-transistorer. I dessa kan man
göra de båda inre skikten tunna och därigenom
vinna snabbhet. Dessutom kan man vid
tillslaget utnyttja penetrationseffekten i stället för
som hittills med ett lavingenombrott. Fördelen
härmed är, att man kan kombinera en låg
ka-pacitans med en låg tändspänning, vilket bl.a.
är ett önskemål inom telefonin.
Man bör också med den epitaktiska tekniken
kunna förverkliga andra hittills omöjliga
strukturer t.ex. prnvp-transistorer, dvs. en
symmetrisk, snabb transistor med relativt hög
spärrspänning.
En annan möjlighet, som man redan provat,
är att bygga upp heterogena system t.ex. ger-
Fig. 11. Apparatur för odling av epitaktiska kiselskikt genom
våtgas-reduktion av kiseltetraklorid"1.
TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 22 (JQ3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
