5 Завдання до курсового проекту

Номер завд.

Сплав

Температу-ра топлен-ня ⁰С (об-ласть рідкої фази)

Особливості сплавів

Основа

Додатковий еле-мент, %

1

1

2

3

4

1

In

-

156

Має низьку температуру топлення, пластичний, легко обробляється

2

Al

-

660

Має високу температуру топлен-ня, можливо утворення тріщин

3

In

Ga, 15

155

Покращуються електричні влас-тивості внаслідок великої роз-чинності Ga в Ge

4

Au

Al, 2

550800

Вимагає високих температур топ-лення, крихкий, важко обробляється

5

Au

Ga, 4

850860

Легко готується, але вимагає під-вищених температур сплавлення

6

Pb

Ga, 0,5

317325

Дуже пластичний, присутність Ga забезпечує високу концентра-цію в Ge

7

Pb

Sb, 0,1

252260

Дуже пластичний, але вимагає підвищених температур для сплавлення (до 700 ⁰С)

Електродні сплави для Si

8

Al

-

660

Просто обробляється, легко спла-вляється, утворюючи p-n-перехід з добрими електричними власти-востям, але утворюються тріщи-ни. Має малу теплопровідність

9

Al

512

577660

Зберігаючи всі переваги чистого Al, за значенням КТР наближається до Si

1

2

3

4

5

10

AlGe

-10-50

429900

Має більш низьку евтектичну температуру. Однак при високо-му вмісті Ge важко обробляється

11

AlGa

до 35

425660

Дуже м’який

12

Au

B, 1

Al, 2

1063

1060

В і Al вводяться як легуючі домішки. Сплави дуже крихкі

13

Sn

As 13 Pb 5

Sb до 10

230

243

225

Сплави достатньо м'які, пластич-ні. Однак для гарного сплавлення вимагають застосування флюсів (наприклад, фтористого цезію)

N

Еле-мент

Джерело дифузанта

Спосіб дифузії

Параметри і особливості дифузії

1

2

3

4

5

14

В

Борний ангідрид В₂О₃ Т_пп=600 ⁰С

У відкритій трубі, в двозонній печі при струмі азоту 400 см³/хв

Зміна температури кремнію в ряду 7001300 ⁰С призво-дить до зміни поверхневої концентрації в діапазоні 10¹⁸10²¹ см^-3

15

В

В₂О₃ 600 ⁰С

У евакуйованій ампулі, наповне-ній аргоном, в однозонній печі

-“-

16

-“-

У кварцовому або керамічному кон-тейнері, на повітрі

-“-

17

Al

Алюміній напилюється у вакуумі на пластину кремнію

У евакуйованій ампулі або у відкритій ампулі, або у відкритій трубі контейнера у потоці азоту або аргону

С₀=10¹⁷ см^-3, оскільки алюміній реагує з кварцом. Для усунення цього вико-ристовуються керамічні труби і контейнери, тоді С₀=10¹⁹ см^-3

1

2

3

4

5

18

In

Елементарний індій (у вигляді розплаву)

У евакуйованій до 10^-5 тор камері або в ампулі. Тиск па-ри над розплавом індію Р_In= 10exp(44000/RT)

При Т_In=600750 ⁰C

T_Ge=700900 ⁰C

C₀=10¹⁷10 см^-3

19

In

Елементарний (напилений на пластину Ge)

У відкритій трубі, в потоку формін-газу в одно- або у двозонній печі

При Т_Ge=850900⁰C

C₀=510¹⁸ см^-3

20

In

In₂O₃ (засто-совується для дифузії)

У евакуйованій ампулі

При Т_Si=850900 ⁰C

C₀=10¹⁷10¹⁹ см^-3

21

Ga

Елементарний Ga (у вигляді розплаву)

У евакуйованій до 10^-5 тор в камері (ампулі). Тиск па-ри над розплавом галію P_Gа=210^-9 exp(-78000/RT)

При T_Ga=600700 ⁰C

T_Gе=800900 ⁰C

C₀=10¹⁶10²⁰ см^-3

22

Ga

Елементарний Ga (у ви-гляді розплаву)

У відкритій трубі, в двозонній печі при струмі аргону 400 см²/хв

При дифузії в кремній при Т=11001350 ⁰С С₀=10¹⁷10¹⁸ см^-3

23

Sb

Елементарна Sb або Sb₂O₃

У евакуйованій ам-пулі або у відкри-тій трубі. При ди-фузії в кремній проходить взаємо-дія на поверхні пластин (у випадку Sb₂O₃) 2Sb₂O₃+ 3Si=4Sb+3SiO₂

При Т_Si=11001350 ⁰C C₀=10¹⁸10²¹ см^-3

24

Р

Елементар-ний фосфор

У евакуйованій ам-пулі або у відкри-тій трубі у двозон-ній печі в струмені водню (200 см-³/хв)

При T_Ge=700800 ⁰C^, T_P=150325 ⁰C C₀=210¹⁸ P₀^1/4(P₀ тор) при T_Si=1250 ⁰C, T_P=(-30)+(35) ⁰C C₀⁼510¹⁶+510¹⁸ см^-3

1

2

3

4

5

25

Р

P₂O₅

У евакуйованій ампулі або у від-критій трубі у двозонній печі у струмі азоту (1 л/хв), гелію або водню

При T_Si=12001300 ⁰C T_P2O5=200250 ⁰C C₀=10²¹10²² см^-3

26

Водний роз-чин P₂O₅ з до-мішкою ети-лового спирту змішується з тетраетилортосилікатом (ТЕОС), куди додається аміак, ТЕОС гідролізується, утворюючи насичену фосфором H₂SiO₃

У евакуйованій ам-пулі або у двозон-ній печі, у відкри-тій трубі, у струме-ні азоту. Викорис-тання чистого N₂ сприяє ерозії пове-рхні Si. Для усуне-ння цьо-го в N₂ до-дають О₂ (1%). Збільшення концентрації веде до різкого змен-шення С₀ (більш ніж у 10 разів).

При T_Si=12001300 ⁰C C₀=510¹⁹10²⁰ см^-3 Присутність пари води приводить до утворення на кремнії метафосфорної кислоти, що зменшує С₀

27

Р

Хлорид фосфору PCl₃

У двозонній печі при кімнатній або трохи більшій температурах, у відкритій трубі, в потоці аргону або азоту

При T_Si=11001250 ⁰C

C₀=10¹⁹510²⁰ см^-3

28

As

Елементарний As (грану-льований або порошковий)

У евакуйованій ампулі або у відкритій трубі, в двозонній печі

При T_Ge=700800 ⁰C T_As=60350 ⁰C C₀=2,510²⁰P^1/4(тор)

29

-“-

-“-

-“-

При T_Si=12001900 ⁰C T_As=9001100 ⁰C C₀=10¹⁸10²⁰ см^-3

1

2

3

4

5

30

As

Германій легований до великих концентрацій (=0,001 Омсм)

У евакуйованій ампулі або у відкритій трубі, в контейнері

Для Ge можна досягнути С₀=10¹⁸ см^-3

31

As

As₂O₃ (миш`якови-стий ангідрид)

У евакуйованій ампулі, в однозонній печі

При T_Si=11001350 ⁰C C₀=10¹⁷10¹⁸ см^-3 в присутності пари води помітно менше С₀

32

В

B₂O₃ наноситься випаровуванням у вакуумі з вольфрамового кошика

У відкритій трубі, в струмі інертного газу або кисню при Т=600 ⁰С відбувається ут-ворення шару рід-кого боросилікат-ного скла. Наступ-ну дифузію можна вести на повітрі

При Т_Si=10001300 ⁰C C₀=10¹⁷10²¹ см^-3. У процесі дифузії на по-верхні пластин майже завжди утворюється боросилікатне скло. Внаслідок випаровування бору на протилежній стороні завжди утворюється дифузійний шар (з меншою С₀)

33

В

B₂O₃ осаджується в евакуйованій ампулі при 10001100 ⁰С за 1 год

У евакуйованій ампулі або на повітрі

34

В

Насичений 11% розчин В₂О₃ у метиловому спирті. Краплі розчину рівномірно розтікаються по поверхні пла-стини напівпровідника. Після висихання спир-ту залишається шар В₂О₃

У відкритій трубі, в однозонній печі або контейнері, в атмосферному повітрі

При дифузії з концентрованого розчину розподіл домішки описується еrfc-функцією, при концентрації В₂О₃ менше 0,5% функцією Гауса С₀=310²⁰ см^-3

1

2

3

4

5

35

В

BCl₃ або інші галогеніди бору, BCl₃ летка сполука, Т_кип=12,5 ⁰С. Пари хлориду підхоплюються азотом і транспортую-ться в зону осадження

У відкритій трубі осаджується бор на кремній 4BCl₃+ 3Si>4B+3SiCl₄. Температура плас-тин 11501250 ⁰С. Дифузія ведеться або в струмені N₂ або на повітрі в контейнері. Зразки вміщують в нагріту піч

Присутність кисню при осадженні бору небажана, оскільки бор зв'язується в В₂О₃ (вище декількох хвилин) викликає ерозію поверхні пластин. С₀ регулюється температурою осадження хлориду і співвідношенням суміші

36

Al

Шар Al наноситься випаровуван-ням у вакуумі і має товщину не менше за 0,51,0 мкм

У відкритій трубі в керамічному контейнері або на відкритому повітрі

Значення С₀ близьке до граничної розчинності. Плівка Al₂O₃, що утворюється на повітрі, досить щільна, що перешкоджає окисленню і випаровуванню рідини Si навіть при Т=1300 ⁰С

37

In

З розплаву, напиленого на напівпро-відник шару In

У відкритій трубі, в струмені інерт-ного газу або в ампулі, наповненій аргоном

При T_Ge=700900 ⁰C

C₀=10¹⁷10¹⁹ см^-3

38

In

Сплав PbIn

-“-

-“-

№ вар

А^IIIB^V

Еле-мент

Спосіб дифузії

Параметри дифузії

Особливості дифузії

1

2

3

4

5

6

39

GaAs

Zn

З газової фази в ева-куйованій ампулі, у двозонній печі. Тиск пари P_Zn= 5,3410⁸

exp (-15300/Т)

При Т=800-1000 ⁰С досягається С₀=10²⁰ см^-3, D_Zn=15exp(-2,49/kT)

У ампулу додає-ться As або поро-шок GaAs, оскіль-ки при 1000 ⁰С відбувається часткове розкла-дання GaAs і збід-нення пари цин-ком внаслідок утворення Zn₃As₂. При Т=750 ⁰С утвориться сполука ZnAs₂, яка розкладається при 800 ⁰С

40

GaAs

Cd

З газової фази в ева-куйованій ампулі в двозонній печі

При Т=9001000 ⁰С досягається С₀=10¹⁸ см^-3 Dcd=0,05еxp (-2,43/kT)

-“-

41

GaAs

S

З газової фази в евакуйованій ампулі

При густині пари SP=810¹⁶ см-³ С₀=210¹⁸ см-³ D_S=410^-3exp (- 4,03/kT)

Щоб виключити утворення на поверхні GaAs плівки GaAs внас-лідок надлишку сірки, необхідно забезпечити густину пари S не більше за 10¹⁷ см^-3

1

2

3

4

5

6

42

GaAs

Se

З газової фази в евакуйованій ампулі

При густині пари Se=510¹⁷ см^-3 досягається С₀=210²¹ см^-3 D_Se=310^-3 exp(-4,16/kT)

Збільшення густини пари Se призводить до утворення аморфної плівки на поверхні GaAs і зменшенню С₀

43

GaAs

Sn

З поверх-невого джерела у вигляді на-пиленого шару Sn в евакуйованій ампулі

С₀=10¹⁹10²⁰ см^-3 D_Sn=610⁴exp (- 2,5/kT)

-“-

44

InSb

Sn

Zn

З газової фази або з поверхне-вого дже-рела в ева-куйованій ампулі, на-повненій Ar

D_Zn=1,410^-7exp(- 0,86/kT) D_Sn=5,510-5exp(-0,75/kT)

Дифузанти можуть наноситися електролітичним осадженням з розчинів в соляній кислоті