Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Кремний

 

По распространенности в природе 2 место после кислорода. Основной полупроводниковый материал микроэлектроники. Атомный номер 14.

Применение:

-интегральные микроэлектронный схемы (ИМС) с очень малыми размерами для электронной аппаратуры и вычислительной техники.

-биполярные, полевые транзисторы и ПЗС (рабочие частоты планарных транзисторов достигают 10 ГГц).

-выпрямительные плоскостные диоды могут пропускать ток в прямом направлении до 1500 А.

-стабилитроны (стабилизация напряжения до 400 В) и тиристоры.

-быстродействующие фотодиоды (мкм).

-солнечные батареи (КПД 10-12%).

-детекторы ядерного излучения, датчики Холла, тензодатчики.

Кремниевые приборы могут работать до температуры 180-2000С.

Получение Si. Исходным сырьем является кремнезем (SiO2), из которого в электрических печах Si восстанавливается углеродосодержащими материалами. Технический Si – представляет собой мелкокристаллический спек, имеющий 1% примеси. Технология получения Si полупроводниковой чистоты включает следующие операции:

1) превращение технического Si в легколетучее соединение (SiHCl3).

2) очистка этого соединения химическими и физическими методами.

3) восстановление этого соединения.

4) окончательная кристаллизационная очистка и выращивание монокристалла.

Легколетучим соединением является, как правило, трихлорсилан SiHCL3 . Его получают по реакции:

Si + 3HCl SiHCl3 + H2 при 300-4000С.

Это жидкость с Ткип=320С. Очищают ее методами экстракции, адсорбции, ректификации. Далее SiHCl3 восстанавливают H2 и Si осаждается в специальных камерах на стержнях- затравках, нагретых до температуры 1200-13000С.

Объемные монокристаллы Si выращивают методами вытягивания из расплава и бестигельной зонной плавкой. Первый метод применяется для получения крупных монокристаллов с <2,5 Ом·м, а второй для получения высокоомных монокристаллов с 200 Ом·м с малым содержанием примесей, особенно О2.

При вытягивании из расплава тигель из оптического кварцевого стекла нагревают индукционным путем. Скорость вытягивания примерно 20-40 мкм/с в атмосфере инертного газа или в вакууме. Основной недостаток метода- загрязнение Si кислородом. О2 поступает из тигля

SiO2 ТВ + Siж 2SiOгаз

до 1023-1024 ат/м3.В качестве легирующей примеси используют фосфор или бор ( КЭФ и КДБ, э - электронный тип, д - дырочный тип).Слитки могут быть диаметром до 150 мм и длиной до 1м. В вертикальной бестигельной зонной плавке получают бескислородный Si с большим временем жизни неосновных носителей (тысячи мкс). В этом методе узкая расплавленная зона удерживается между твердыми частями слитка силами поверхностного натяжения. Нагрев – высокочастотный индуктор 5 МГц. Атмосфера – вакуум или защитные газы.

Верхняя и нижняя части кристалла вращаются в разные стороны со скоростью 30 об/мин. Диаметр монокристаллов 30-60 мм (может быть до 100 мм).

В планарной технологии Si – приборов и ИС важную роль имеют процессы эпитаксиального осаждения тонких слоев Si. Эпитаксия – ориентированное наращивание одного кристаллического вещества на подложке из другого кристалла. Наиболее распространенная технология основана на H2 – восстановлении SiCl4 газ:

SiCl4 (газ) + 2H2 (газ) Si (тв) +4HCl (газ).

Реакция проходит в кварцевых реакторах при 12000С. Подложки – монокристаллические пластины Si, подвергнутые механической и химической полировке. Перед осаждением подложки подвергают химическому травлению c добавкой HCl. Скорость эпитаксиального наращивания 15-20 нм/с. Слои имеют кристаллографическую ориентацию подложки , мкм. Легируют из паров соединений PCl3, BBr3, AsH3 и т.п. Малые скорости процесса обеспечивают высокую чистоту и структурное совершенство слоев. При изготовлении ИМС слои Si наращивают также на диэлектрические подложки: сапфир (Al2O3), BeO, SiO2 и другие. Это позволяет создавать ИМС с идеальной изоляцией элементов.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:278

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.