Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра электронной техники и технологии

Дисциплина: ФХОМиН

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Вариант 14

Студент: гр. 790241 Петушок И.М.

Руководитель: преподаватель

Вышинский Н.В.

Минск

2019

Содержание

1. Параметры, по которым, ионно-плазменное формирование пленочных слоев, находит широкое применение. 2

2. Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках. Закон Бугера-Ламберта. 7

3. Коэффициент диффузии. Зависимость коэффициента диффузии от температуры, концентрации примесей, электрического поля. 14

Литература. 15

1. Параметры, по которым, ионно-плазменное формирование пленочных слоев, находит широкое применение.

Ионно-плазменное распыление – это способ нанесение тонких проводящих пленок в ИИЭ.

Распыление – физический процесс, включающий ускорение ионов (обычно Ar+) посредством градиента потенциала и бомбардировку этими ионами: мишени или катода. За счёт передачи ионами импульса поверхностные атомы материала мишени распыляются и переносятся на подложки, где происходит рост плёнки.

Тонкие проводящие плёнки выполняют следующие функции:

1. Формирование электрического контакта требуемого типа к областям различного типа проводимости элементов ИМЭ:

- выпрямляющий контакт (контакт Шоттки);

- невыпрямляющий (омический) контакт.

2. Формирование электрических соединений элементов ИМЭ в требуемой последовательности, т.е. формирование электрической разводки ИИЭ.

3. Обеспечение микромонтажа кристалла ИМЭ, т.е. тонкопленочные слои должны допускать подсоединение внешних выводов к контактным площадкам кристалла ИМЭ пайкой или микросваркой.

Системы ионного распыления есть 4х видов.

- диодная система;

- триодная система;

- ионно-лучевая система;

- магнетронная распылительная система.

Параметры диодной системы:

Параметры процесса:

Давление Ar: 1 – 10 Па;

Напряжение разряда: 3 – 5 кВ;

Расстояние мишень-подложка: 3 – 5 см;

Скорость нанесения плёнок: ~ 0,5 нм/с.

Между катодом и анодом поддерживается тлеющий разряд. Ионы генерируются ударной ионизацией электронами, эмиттированными катодом в результате термоэлектронной эмиссии. Ионы ускоряются электрическим полем и бомбардируют подложку

Минусы

- Низкий вакуум процесса приводит к загрязнению плёнки;

- Разогрев подложки электронами (~ 350 °С);

- Низкая скорость напыления.

Триодная система:

Между катодом и анодом поддерживается дуговой разряд, поддерживаемый эмиссией электронов с термокатода. Ионы вытягиваются электрическим полем анод – катод и ускоряются потенциалом мишени

Параметры процесса:

Давление Ar: 0,1 – 1,0 Па;

Потенциал катода - мишени: - (1,5–3) кВ;

Потенциал анода: 50 – 150 В;

Скорость нанесения плёнок : 1 - 2нм/с.

Магнетронная распылительная система:

Между катодом и анодом зажигается тлеющий разряд, поддерживаемый термоэлектронной эмиссией с катода, нагреваемого бомбардирующими ионами аргона. В скрещенном электрическом и магнитном поле электроны прижимаются к поверхности мишени, многократно ионизируя атомы аргона.

Параметры процесса:

Траектория движения электрона

Давление рабочего газа: 0,01 – 1 Па

Напряжённость магнитного поля: 0,02 – 0,05 Тл

Напряжение разряда: 300 – 700 В

Скорость нанесения плёнок: 100 – 200 нм/с

ВЧ – распыление

При распылении диэлектрических материалов положительные ионы создают на поверхности мишени положительный заряд. Для нейтрализации данного заряда на мишень подают ВЧ переменный потенциал. Во время отрицательного полупериода мишень притягивает ионы, осуществляющие ее распыление. Во время положительного полупериода мишень притягивает электроны, которые нейтрализуют положительный заряд ионов.

1 – экран, 2 – катод, 3 – ионы,4 – плазма, 5 – электроны, 6 – молекулы.

Реактивное распыление:

Применяется для нанесения пленок химических соединений. Требуемое химическое соединение получают подбирая материал распыляемой мишени и рабочий газ. Для получения оксидов и нитридов, в рабочий газ добавляют дозированное количество кислорода и азота, соответственно. Химическая реакция может протекать как на подложке, так и на поверхности мишени. В отсутствие аргона реакции протекают на мишени. Для протекания реакции на подложке количество реактивного газа не должно превышать 10 %. Подача реактивного газа может осуществляться отдельно либо в смеси с аргоном.

Вывод:

Одним из методов получения покрытий многомикронной толщины является вакуумное ионно-плазменное напыление. Способ вакуумного напыления основан на физических процессах испарения или распыления материалов в вакууме с последующей конденсацией продуктов на требуемой поверхности.

• Данный метод обладает рядом преимуществ:

• возможность получения покрытий при температуре подложки 80 – 100 С°;

• простая технология получение интерметаллидов, а также и нитридов и карбидов стехиометрического состава;

• толщина покрытий может варьироваться от 0,01 до 20 мкм;

• равномерное нанесение на детали сложной геометрической формы;

• покрытие не нуждается в финишной обработке.

Ионно-плазменное формирование пленочных слоев имеет широкое применение благодаря простоте и дешевизне тех-процесса, при достаточно высокой точности и скорости нанесения плёнок. Что широко применяется не только, в микро- и наноэлектронике, но и в других сферах, где требуется нанесение плёнок разных материалов. Например для обеспечения:

• заданных поглощательных, излучательных или отражательных свойств,

• заданных электротехнических свойств,

• замены покрытий, получаемых гальваническим и химическим осаждением

• придания поверхности нужных декоративных свойств

• снижения различных видов износа, снижения или повышения коэффициента трения, повышения противозадирных свойств и исключения схватывания

• повышения коррозионной стойкости деталей