Задачи для самостоятельного решения. 1.1. Проводится диффузионная обработка участка кремния, на котором предполагается разместить интегральную схему

1.1. Проводится диффузионная обработка участка кремния, на котором предполагается разместить интегральную схему. Для этого на поверхность эпитаксиального слоя n -типа, имеющего концентрацию доноров , наносится акцепторная примесь с поверхностной плотностью . Образец помещают в диффузионную печь на 1 ч. Коэффициент диффузии при температуре в этой печи D = 3×10^-12 см²×с^-1. Найдите глубину, на которой возникает p-n -переход.

1.2. Подсчитайте время, которое потребуется для создания на кремниевой пластине оксидного слоя толщиной 200 нм при оксидировании в атмосфере водяного пара при температуре 900 °С.

Константы оксидирования: А = 5,7×10^-1 мкм, В = 1,9×10^-1 мкм²/ч. Начальное время оксидирования .

1.3. На поверхности кремниевой пластины создан оксидный слой толщиной 200 нм, в котором вытравлено окно для диффузии бора. Затем пластина на 1,5 ч помещена в атмосферу сухого кислорода при температуре 1200 °С. Определите толщину оксидного слоя на окне, если x_i = 20 нм, а также толщину оксидного слоя на поверхности исходной пластины.

Константы оксидирования: А = 5×10^-2 мкм, В = 4,2×10² мкм²/ч.

1.4. Проводится диффузия через эпитаксиальный слой толщиной 10 мкм, в результате которой должна быть обеспечена концентрация доноров n -типа, равная . Концентрация диффундирующего вещества на поверхности поддерживается постоянной, равной N ₀ = 5×10¹⁹ см^-3. Вычислить продолжительность операции при температуре в печи 1200 °С. Коэффициент диффузии D = 3×10^-12 см²×с^-1. Указание: из таблиц дополнительной функции ошибок известно, что уравнение имеет корень z» 2,75.

1.5. Кремниевая подложка легирована атомами бора с концентрацией
N = 1,5×10¹⁷ см^-3. На поверхность подложки нанесен мышьяк с концентрацией . Процесс ведут в течение 20 мин при температуре 1200 °С. Коэффициент диффузии D = 2,46×10^-13 см²×с^-1. Определите глубину перехода. Указание: из таблиц дополнительной функции ошибок известно, что уравнение имеет корень z = 2,73.

1.6. На кремниевой подложке p -типа создан эпитаксиальный слой n -типа толщиной 10 мкм с концентрацией . Для изоляции n -слоя проводят диффузию бора при температуре 1200 °С. Коэффициент диффузии
D = 2,5×10^-12 см²×с^-1, концентрация бора на поверхности постоянна и равна 10²⁰ см^-3. Какова должна быть продолжительность данного процесса? Используйте то, что уравнение имеет корень z = 2,75.

1.7. Найдите время, которое потребуется для нанесения оксидного слоя толщиной 450 нм при температуре 1050 °С на поверхность кремниевой пластины. Процесс оксидирования является влажным и характеризуется параметрами А = 0,31 мкм, В = 0,47 мкм²/ч.

1.8. На поверхности кремниевой пластины создан оксидный слой с начальной толщиной 100 нм. Вычислите время, которое потребуется для создания добавочного слоя оксида в атмосфере сухого кислорода при температуре 1200 °С. Конечная толщина слоя 0,18 мкм. Константы оксидирования: А = 5×10^-2 мкм, В = 4,2×10² мкм²/ч.

1.9. Найдите время, которое потребуется для формирования оксидной пленки толщиной 2 мкм на поверхности кремниевой подложки при температуре 920 °С и давлении пара 25 атм. Константы оксидирования при данных условиях: А = 0,5 мкм, В = 5 мкм²/ч.

1.10. Горизонтальный n⁺ - p -переход создан путем диффузии фосфора в кремниевую подложку p -типа. Затем переход подвергнут сухому оксидированию при температуре 900 °С в течение 5 ч. Известно, что начальная толщина оксидной пленки перед оксидированием над n⁺ - областью составляет 2 мкм, а над p -областью на 0,054 мкм больше. Вычислите разницу толщин оксидных слоев над n⁺ - и p -областями. Константы оксидирования при данных условиях: А = 2,25×10^-2 мкм, В = 5,4×10^-3 мкм²/ч.

1.11. На поверхность эпитаксиального слоя кремния n -типа, имеющего концентрацию доноров , наносится акцепторная примесь с поверхностной плотностью . Образец помещают в диффузионную печь на 1 ч. Коэффициент диффузии при температуре в этой печи D = 2,5×10^-12 см²×с^-1. Найдите глубину, на которой возникает p-n -переход.

1.12. Какое время потребуется для создания на кремниевой пластине оксидного слоя толщиной 150 нм при оксидировании в атмосфере водяного пара при температуре 900 °С?

Константы оксидирования: А = 6×10^-1 мкм, В = 2×10^-1 мкм²/ч. Начальное время оксидирования .

1.13. На поверхности кремниевой пластины создан оксидный слой толщиной 150 нм, в котором вытравлено окно для диффузии бора. Затем пластина на 1 ч помещена в атмосферу сухого кислорода при температуре 1200 °С. Определите толщину оксидного слоя на окне, если x_i = 20 нм, а также толщину оксидного слоя на поверхности исходной пластины.

Константы оксидирования: А = 5×10^-2 мкм, В = 4,2×10² мкм²/ч.

1.14. В результате диффузии доноров через эпитаксиальный слой толщиной 15 мкм должна быть обеспечена концентрация примеси, равная . Концентрация диффундирующего вещества на поверхности поддерживается постоянной, равной N ₀ = 5×10¹⁹ см^-3. Вычислить продолжительность операции при температуре в печи 1100 °С. Коэффициент диффузии D = 2,5×10^-12 см²×с^-1. Указание: из таблиц дополнительной функции ошибок известно, что уравнение имеет корень z» 2,75.

1.15. Определите глубину перехода, образующегося при легировании кремниевой подложки атомами бора с концентрацией N = 1,5×10¹⁷ см^-3. На поверхность подложки нанесен мышьяк с концентрацией . Процесс ведут в течение 15 мин при температуре 1200 °С. Коэффициент диффузии D = 2,6×10^-13 см²×с^-1.. Указание: из таблиц дополнительной функции ошибок известно, что уравнение имеет корень z = 2,73.

1.16. Эпитаксиальный слой n -типа создан на кремниевой подложке p -типа и имеет толщину 10 мкм с концентрацией донорной примеси . Для изоляции n -слоя проводят диффузию бора при температуре 1200 °С. Коэффициент диффузии D = 2,5×10^-12 см²×с^-1, концентрация бора на поверхности постоянна и равна 10²⁰ см^-3. Какова должна быть продолжительность данного процесса? Используйте то, что уравнение имеет корень z = 2,75.

1.17. Сколько времени потребуется для нанесения оксидного слоя толщиной 500 нм при температуре 1050 °С на поверхность кремниевой пластины? Процесс оксидирования является влажным и характеризуется параметрами А = 0,3 мкм, В = 0,5 мкм²/ч.

1.18. На поверхности кремниевой пластины создан оксидный слой с начальной толщиной 100 нм. Вычислите время, которое потребуется для создания добавочного слоя оксида в атмосфере сухого кислорода при температуре 1200 °С. Конечная толщина слоя 0,15 мкм. Константы оксидирования: А = 5×10^-2 мкм, В = 4×10² мкм²/ч.

1.19. Найдите время, которое потребуется для формирования оксидной пленки толщиной 2,5 мкм на поверхности кремниевой подложки при температуре 920 °С и давлении пара 25 атм. Константы оксидирования при данных условиях: А = 0,5 мкм, В = 5 мкм²/ч.

1.20. Горизонтальный n⁺ - p -переход создан путем диффузии фосфора в кремниевую подложку p -типа. Затем переход подвергнут сухому оксидированию при температуре 900 °С в течение 4 ч. Известно, что начальная толщина оксидной пленки перед оксидированием над n⁺ - областью составляет 2 мкм, а над p -областью на 0,05 мкм больше. Вычислите разницу толщин оксидных слоев над n⁺ - и p -областями. Константы оксидирования при данных условиях: А = 2,2×10^-2 мкм, В = 5,5×10^-3 мкм²/ч.

 

 

Тема 2

АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИМС