Tema 3: Técnica de dopado Bibliografía divera Varia técnica: Durante el crecimiento Difuión Implantación iónica Etudiaremo: Aplicacione itema/método/tecnología Teoría Ejemplo Tema 3: Técnica de dopado 1/1
Durante el crecimiento (zochralki) Motivación e utiliza para dopar regione etena de ilicio de forma homogénea (oblea entera) itema El itema utilizado e el mimo que para el crecimiento de ilicio intríneco: horno zochralki Decripción del proceo e añaden pequeña cantidade del dopante elegido a la carga fundida, que e incorporarán progreivamente al lingote durante el crecimiento. Problema: la egregación. Lo dopante no e incorporan homogéneamente dede la fae líquida a la fae ólida. Tema 3: Técnica de dopado /1
oeficiente de egregación Definición E la relación entre la concentración de dopante de la fae líquida y ólida en la interfae de crecimiento. k l i k>1, el lingote crecerá má dopado que la carga inicial i k<1, el lingote crecerá meno dopado que la carga inicial En un proceo de crecimiento a partir del fundido: ólido líquido 0 L k 1 1 k0 L 0 : concentración inicial de dopante (en la carga) / 0 10 1 k10 k5 k k1 k0.5 k0. oeficiente de egregación de dopante habituale en i: 0.1 k0.1 k 0 tipo A 0.3 n P 0.35 n B 0.8 p 0.01 0.0 0.5 1.0 /L Tema 3: Técnica de dopado 3/1
Ejemplo e crece un crital de i por el método zochralki, y e deea que el lingote quede dopado con una concentración de 10 16 cm -3 átomo de fóforo. a) Qué concentración de átomo de fóforo debería tener el fundido para dar eta concentración al inicio del crecimiento? b) i la carga inicial en el criol e 5kg, cuánto gramo de P habrá que añadir? c) i el diámetro del lingote e 3in, con qué concentración quedará dopada una obllea ituada al 5 cm del final del lingote? a) iendo k 0 (P)0.35: k 16 3 0 l.85 10 cm l k0 b) m 5kg 3 3 V m ρ 5000.33.146 10 cm 16 3 ( P) (.85 10 )(.146 10 ) 6.116 10 Mr ( ) ( P) 31 m P P 3 6.03 10 A átom. 19 ( ) 6.116 10 3.148mg 19 c) V LπR L V πr k 1 k 1 47.0cm 0.35 1 47.0 5 0 cm L 47.0 16 16 3 ( 0.35)(.85 10 ) 1 4.81 10 Tema 3: Técnica de dopado 4/1
Difuión Decripción Aplicacione La difuión e uno de lo método má importante uado para formar unione pn e utiliza para fabricar diodo, tranitore bipolare y circuito integrado En combinación con la litografía, permite definir regione de dopado muy precia itema El dopante puede er: ólido/líquido/ga Tema 3: Técnica de dopado 5/1
Teoría de la difuión Ecuación de difuión de Fick t D D: coeficiente de difuión oeficiente de difuión on función del dopante y de la temperatura ([cm /]) Dt Longitud de difuión: ([cm]) Perfile de difuión e obtienen de la ecuación de difuión 1 er pao: predepoición. e obtiene la doi π () t 0 D1 t1 [cm - ] () 10 18 10 17 ecala logarítmica ecala lineal (Dt) 1/ 0.1 (Dt) 1/ 0.5 (Dt) 1/ 1.0 10 18 10 18 110 18 o pao: reditribución. e obtiene el perfil (, t ) π D t e D t [cm -3 ] 0 (0,t) 10 16 10 15 0 1 3 4 5 0 1 3 4 5 0 profundidad (µm) Tema 3: Técnica de dopado 6/1 510 17
Ejemplo e predepoitan 3 10 14 cm - átomo de boro obre una oblea de ilicio tipo n dopada con 10 16 cm -3 átomo de fóforo. e procede a u reditribución a 1050º. alcule la profundidad de la región n y la pendiente en la frontera depué de 1h, h y 5h. e pueden demotrar la iguiente ecuacione: Longitud de la unión metalúrgica: d Pendiente de la difuión: d Y recordar que: 0 π D t ( ) 0 j Dt ln D t ( ) t1h región p t5h región n Para el B a 1050º, D 6 10-14 cm / th utituyendo: t1h : 0 1.15 10 19 cm -3 ; j 0.7804µm ; d/d( j ) -5.444 10 1 cm -4 th : 0 8.143 10 18 cm -3 ; j 1.076µm ; d/d( j ) -1.45 10 1 cm -4 t5h : 0 5.150 10 18 cm -3 ; j 1.64µm ; d/d( j ) -7.519 10 0 cm -4 µm Tema 3: Técnica de dopado 7/1
Implantación iónica Decripción itema Aplicacione La difuión e uno de lo método má importante uado para formar unione pn e utiliza para fabricar diodo, tranitore bipolare y circuito integrado En combinación con la litografía, permite definir R p : R p : regione de dopado muy precia ( ) Rango proyectado Diperión del rango proyectado ( R ) p p R e π Rp 0 (R p ) Tema 3: Técnica de dopado 8/1
Implantación iónica (cont.) Decripción (cont.) R p : Rango proyectado R p :Diperión del rango proyectado Tema 3: Técnica de dopado 9/1
Ejemplo e implanta boro en una oblea de ilicio de tipo, a una profundidad de 0.3 µm. alcule la poición de la unión i el máimo de concentración e 10 18 cm -3 y el nivel de dopado de la oblea de 3 10 16 cm -3. De la gráfica: 0 (R p ) E 100keV R P 0.07µ m e pueden demotrar que la longitud de la unión metalúrgica e: 1 0 j Rp ± Rp ln En nuetro cao: µm j 18 10 0.3 ± 0.07 ln 16 3 10 ( 0.3 ± 0.185)µm Tema 3: Técnica de dopado 10/1
Hoja de dato 3.1 oeficiente de egregación k l k 1 k0 1 Longitud de difuión Dt L Implantación Perfil ( ) π R p e ( R ) R p p 0 (R p ) Long. unión metalúrgica 0 j Rp ± Rp ln Difuión Doi Perfil (, t ) π () t 0 D1 t1 π D t e D t 0 (0,t) k 0 tipo A 0.3 n P 0.35 n B 0.8 p Longitud unión metalúrgica 0 j Dt ln Pendiente d d ( ) D t ( ) Tema 3: Técnica de dopado 11/1
Tema 4: Fenómeno de tranporte de carga ap. : ze + Arratre de portadore movilidad reitividad efecto Hall + Difuión de portadore Proceo de difuión Relación de Eintein + Inyección de portadore + Generación-recombinación de portadore EUAIÓ DE OTIUIDAD movimiento de la carga denidade de corriente deequilibrio! etado etacionario decripción global > Aplicacione Inyección lateral en etado etacionario Eperimento de Hayne-hockley Tema 3: Técnica de dopado 1/1