Билет №15

1. Кинетика и лимитирующие стадии роста кристаллов (гетерогенных процессов).

Среди физических и химических процессов, представляющих
собой две их группы, в технологии полупроводниковых мате¬
риалов особое место занимают гетерогенные процессы. С их
участием осуществляются процессы получения высокочистых
веществ, выращивания монокристаллов, а в технологии микро¬
электроники — процессы получения пленок, эпитаксиальных
слоев и сложных композиций на основе полупроводниковых и
диэлектрических материалов и металлов.В гетерогенных процессах, протекающих на поверхности с
участием адсорбционного слоя, граница раздела фаз нахо¬
дится между поверхностью твердого тела и газом или жид¬
костью, находящимися в движении. На поверхности может об¬
разовываться твердая фаза как при протекании гетерогенных
физических процессов — фазовых переходов (например, при
кристаллизации из расплава или паровой фазы), так и при
протекании гетерогенных химических процессов (взаимодейст¬
вие компонентов парогазовой фазы на поверхности при водо¬
родном восстановлении элементов, термическое разложение со¬
единений при участии химических транспортных реакций; взаи¬


При последовательно протекающих стадиях общая скорость
обычно лимитируется скоростью самой медленно протекаю¬
щей стадии. Другие стадии могли бы протекать с большей
скоростью, но в стационарных условиях, которые обычно бы¬
стро устанавливаются, их скорость равна скорости лимити¬
рующей стадии. Для ускорения процесса в целом необходимо
выявить лимитирующую стадию и найти пути ее интенсифи¬
кации. При этом произойдет смена лимитирующей стадии.

2. Получение пленок нитрида кремния.

Химическое осаждение нитрида кремния осуществляют за счет реакции между силаном и аммиаком при атмосферном давлении и температуре 700–900 C или за счет реакции дихлорсилана с аммиаком при пониженном давлении и температуре 700–800 C. Происходящие при этом реакции можно записать в виде:

3SiH₄ + 4NH₃ Si₃N₄ + 12H₂, (4.5)

3SiCl₂H₂ + 4 NH₃ Si₃N₄ + 6 HCl + 6H₂.

Нитрид кремния является керамикой, которая имеет высокуюпрочностьв широком диапазоне температур, умереннуютеплопроводность, низкийкоэффициент теплового расширения, умеренно-высокий коэффициентупругостии необычайно высокую, для керамики, вязкость разрушения. Такое сочетание свойств приводит к отличной тепловойударостойкости, способности выдерживать высокие нагрузки при высоких температурах, сохраняя превосходнуюизносостойкость. Обладая низким удельным весом кристаллический нитрид кремния используется при протезировании человеческих костей^[1]. По сравнению сдиоксидом кремния, нитрид ваморфном состоянииимеет более высокую концентрациюэлектронныхидырочныхловушек (около 10¹⁹см⁻³), причём эти ловушки являются относительно глубокими (около 1,5эВ). Это позволяет использовать нитрид кремния в качестве эффективного запоминающего устройства: инжектированные в него электроны и дырки локализуются (захватываются) ловушками и могут находиться в них в течение порядка 10 лет при температуре 85 °C^[1]. Также по сравнению с оксидом нитрид кремния обладает высокойдиэлектрической проницаемостью(около 7, в то время как у SiO²— 3,9), поэтому он используется в ряде устройств в качестве изолятора^[1].