ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ ЕПІТАКСІАЛЬНО-ПЛАНАРНОГО ВАРИКАПА

Анотація

Варикап – це напівпровідниковий діод, що використовує при своїй роботі залежність бар’єрної ємності р-n переходу від зворотної напруги. Ця залежність називається вольт-фарадною характеристикою. Варикапи застосовуються в схемах електронної перебудови частоти коливального контуру, в підсилюючих параметричних схемах, в дільниках і помножувачах частоти, в керованих фазообертачах тощо. Однак незважаючи на широке застосування, вартість варикапів залишається порівняно високою із-за низького виходу придатних діодів, що пояснюється високим рівнем зворотного струму приладів. В статті розглянуті причини та механізми деградації зворотних характеристик варикапа. Показано, що причиною низького виходу варикапів являється суттєвий вплив на їх зворотні характеристики структурних дефектів і сторонніх домішок та якості поверхні варикапних структур. Встановлено, що головною причиною низького відсотка виходу придатних досліджуваних варикапів є епітаксіальні та окислювальні дефекти упакування, а також поверхневі ефекти за рахунок домішкових забруднень. Епітаксіальні дефекти упакування утворюються в кремнієвих структурах в процесі нарощування епітаксіальних шарів, окислювальні дефекти упакування – в процесах проведення високотемпературних операцій. З метою запобігання утворенню структурних дефектів необхідно було вибрати ефективний метод гетерування. Оскільки структурні дефекти утворюються починаючи з процесу епітаксії, вочевидь, що область гетера необхідно створювати в підкладках, на які будуть осаджуватись епітаксіальні шари. Проведені дослідження показали, що найбільш ефективним методом запобігання утворенню структурних дефектів в епітаксіальних шарах є створення гетеруючої області на зворотному боці підкладок за допомогою обробки її лазером. В результаті проведених досліджень встановлено, що відпал кремнієвих пластин за температури 1100оС в середовищі аргону після термічного окислення дає можливість суттєво знизити величину сумарного заряду в плівці SiO2. Детально розглянута запропонована технологія виготовлення структур варикапів з використанням гетерування за допомогою обробки зворотної сторони пластин лазером та проведення відпалу пластин в середовиці аргону. Наведено експериментальні результати дослідження впливу на зворотну характеристика варикапа процесу гетерування та відпалу структур в середовищі аргону, а також проаналізовано можливі механізми цього впливу. Показана ефективність запропонованої технології з використанням гетерування та відпалу кремнієвих пластин щодо зниження рівня зворотних струмів і підвищення виходу придатних приладів.