6. Diodų sudarymo būdai

Pastaruoju metu šiuolaikiniams puslaidininkiniams diodams sudaryti plačiausiai naudojama epitaksinė – difuzinė planarioji technologija. Planariųjų diodų išvadai jungiami prie sričių toje pačioje kristalo plokštumoje.

Kitokio laidumo ir bet kokio priemaišų tankio puslaidininkio sluoksnį galima sudaryti epitaksijos būdu. Pagal pradinės medžiagos agregatinę būseną skiriama dujinė, skystinė ir molekulinė epitaksija. Dujinės epitaksijos metu virš puslaidininkio leidžiamas dujų srautas. Puslaidininkio paviršiuje vyksta cheminė reakcija tarp srautą sudarančių medžiagų. Reakcijos metu išsiskiria medžiaga, padengianti puslaidininkio paviršių epitaksiniu sluoksniu ir tvarkingai pratęsianti puslaidininkio padėklo kristalinę gardelę. Epitaksijos būdu galima užauginti reikiamo storio N, I, P, taip pat N, P arba N+, P+ puslaidininkių sluoksnius.

Norimam puslaidininkio laidumui gauti kristalas legiruojamas reikiamomis priemaišomis. Naudojami du pagrindiniai legiravimo būdai: tūrinis ir paviršinis legiravimas. Tūrinis legiravimas naudojamas auginant monokristalus arba atliekant epitaksiją kai priemaišos turi būti tolygiai pasiskirsčiusios visame tūryje arba jo dalyje. Paviršinis legiravimas atliekamas įterpiant priemaišas į nedidelį gylį. Paviršiniam legiravimui būdingas netolygus priemaišų pasiskirstymas legiruotame sluoksnyje. Pagrindimai paviršinio legiravimo būdai yra difuzija ir jonų implantavimas.

Naudojant difuziją, priemaišos atomai į puslaidininkio kristalą difunduoja aukštoje temperatūroje. Priemaišų šaltiniai gali būti dujos, skysčiai arba kietieji kūnai. 1000–1300 °C temperatūroje priemaišų atomai dėl tankio gradiento skverbiasi į puslaidininkį. Kai akceptorinių priemaišų tankis kristalo paviršiniame sluoksnyje viršija pradinį donorinių priemaišų tankį, pasikeičia puslaidininkio paviršinio sluoksnio laidumas – paviršinis sluoksnis tampa P puslaidininkiu. Šiluminės difuzijos metodu galima sudaryti artimą staigiajai arba tolydžiąją PN sandūrą Priemaišų tankis sudarytame kitokio laidumo sluoksnyje visada viršija pradinį priemaišų tankį nes kitokio laidumo sritis sudaroma kompensuojant pradines priemaišas.

Jonų implantavimas – tai valdomas kurio nors elemento atomų įterpimas į puslaidininkio paviršių, bombarduojant jį to elemento jonais. Implantuojant jonus, priemaišų atomai jonizuojami, greitinami aukšta įtampa ir nukreipiami į puslaidininkio plokštelę. Skverbdamiesi į puslaidininkio plokštelę, didelės energijos jonai sąveikauja su kristalinės gardelės atomų branduoliais ir elektronais, jonų energija mažėja ir jie įstringa kietame kūne. Jonų implantavimas yra daug pranašesnis už šiluminę difuziją: galima tiksliai kontroliuoti legiravimo laipsnį galima labai tiksliai gauti norimą PN sandūros gylį galima gauti labai sudėtingus priemaišų pasiskirstymo profilius.