- •Isbn 5-7629-0557-8 © cПбГэту "лэти",
- •Введение
- •Краткое описание работы программ
- •1. Метод Чохральского
- •2. Метод зонной плавки
- •1.2. Эффективный коэффициент распределения
- •1.3. Распределение примеси вдоль слитка при вытягивании кристаллов из расплава
- •1.4. Порядок выполнения работы
- •1.5. Содержание отчета
- •1.6. Контрольные вопросы и задания
- •2.2. Марки полупроводниковых материалов
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •2.4. Содержание отчета
- •2.5. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа 3
- •Определение концентрации легирующих
- •И остаточных примесей и расчет их распределения
- •По длине кристалла
- •3.1. Расчет концентрации легирующей примеси
- •3.2. Расчет массы легирующей примеси
- •3.3. Определение выхода годного материала в пассивных методах выращивания кристаллов
- •3.4. Порядок выполнения работы
- •3.6. Содержание отчета
- •3.7. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа 4 мЕтод двойного капиллярного тигля
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Выращивание кристаллов методом двойного капиллярного тигля
- •4.3. Распределение примеси вдоль слитка в методе двойного капиллярного тигля
- •4.4. Порядок выполнения лабораторной работы
- •4.5. Содержание отчета
- •4.6. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа 5 зонная плавка
- •5.1. Метод зонной плавки
- •5.2. Распределение примеси вдоль слитка при зонной плавке
- •5.3. Зонная очистка (проход расплавленной зоны через однородный в среднем образец)
- •5.4. Проход легирующей зоны через чистый исходный образец
- •5.5. Метод целевой загрузки
- •При соблюдении условия (5.13) из выражения (5.12) получим:
- •5.6. Порядок выполнения работы
- •5.7. Содержание отчета
- •5.8. Контрольные вопросы и задания
- •Термодинамические характеристики германия и кремния и некоторых легирующих элементов
- •Параметры межатомного взаимодействия в твердой и жидкой фазах для некоторых бинарных систем на основе кремния и германия
- •Равновесные коэффициенты распределения k0 примесей в некоторых полупроводниках
- •Коэффициенты диффузии d [см2/с] основных легирующих примесей в расплавах германия и кремния при температуре плавления
- •Соотношение между удельным сопротивлением и концентрацией носителей заряда в кремнии п- и р-типа электропроводности
- •Продолжение таблицы 5
- •Окончание таблицы 5
- •Значение подвижности носителей заряда в кристаллах германия
- •Линейные коэффициенты испарения α [см/с] наиболее распространенных примесей в германии и кремнии
- •Физико-химические и электрические свойства важнейших полупроводников
- •Список рекомендуемой литературы
- •Технология полупроводниковых материалов
- •197376, С-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
5.7. Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
1. Схему выбранного варианта зонной плавки (горизонтальный тигельный или вертикальный бестигельный вариант).
2. Полученные графики, исходные и расчетные данные по каждому пункту задания, а также формулы, используемые для расчета.
3. Выводы по результатам проделанной работы.
5.8. Контрольные вопросы и задания
1. Как проводится очистка материала методом зонной плавки?
2. Как математически записать распределение примеси вдоль слитка в методе зоной очистки? Как влияют на процесс очистки скорость движения и длина расплавленной зоны?
3. Фоновые примеси бор и олово содержатся в исходном поликристаллическом кремнии в одинаковой концентрации. От какой из них кремний легче очистить методом зонной плавки?
4. Как рассчитывается конечное число проходов расплавленной зоны? Почему число проходов ограничено?
5. Как выращиваются монокристаллы кремния большого диаметра методом зонной плавки?
6. Сравните электрофизические свойства кристаллов кремния, выращенных методом бестигельной зонной плавки и методом Чохральского.
7. Почему метод зонной плавки не используется для выращивания монокристаллов германия большого диаметра?
8. Рассчитайте изменение концентрации примеси галлия в монокристалле кремния при зонной очистке в начале слитка и на расстоянии 4L0 от начала при увеличении скорости движения зоны от 0,5 до 5 мм/мин. Концентрация галлия в исходной поликристаллической заготовке составляет 5.10–7 доли по массе. Толщина диффузионного слоя δ = 0,001 см, длина расплавленной зоны L0 = 3 см, длина слитка L = 30 см.
9. Сравните концентрацию алюминия на расстоянии 0,3L и 0,8L от начала слитка после очистки кремния методом бестигельной зонной плавки (однократный проход расплавленной зоны) и при выращивании монокристалла методом Чохральского. Содержание примеси в исходном материале составляет 5.10–6 доли по массе, скорость кристаллизации 2,5 мм/мин. Для зонной очистки толщину диффузионного слоя δ принять равной 0,001 см, длина расплавленной зоны L0 = 2,5 см, длина слитка L = 40 см. Для метода Чохральского скорость вращения кристалла относительно тигля принять равной 100 об/мин.
10. В каком случае однократный проход легирующей зоны может быть использован для получения однородно легированных монокристаллов? Объясните принцип однородного легирования монокристалла методом зонной плавки, если исходный образец не содержит легирующую примесь. Приведите исходные условия и математическое выражение для распределения примеси.
11. Рассчитайте распределение удельного сопротивления и определите тип электропроводности германия, полученного прохождением легирующей зоны через чистый исходный образец. Легирующая зона содержит 10–6 доли по массе галлия и 4.10–6 доли по массе сурьмы. Скорость движения зоны 1 мм/мин, толщина диффузионного слоя δ = 0,1 см, длина расплавленной зоны L0 = 3 см, длина слитка L = 48 см.
12. Как может быть реализован метод целевой загрузки?
13. Рассчитайте массу примеси галлия, которую необходимо ввести в первую расплавленную зону для получения однородно легированного слитка германия в условиях целевой загрузки, если концентрация примеси в подпитывающей части слитка Сп = 1017см–3. Диаметр слитка 80 мм, скорость движения зоны 0,5 мм/мин, толщина диффузионного слоя δ = 0,1 см, длина расплавленной зоны L0 = 4 см.
14. Предложите условия выращивания однородно легированного кристалла кремния марки БКЭФ-20-100 в вакууме. Определите концентрацию примеси в исходной заготовке Сп, скорость движения расплавленной зоны, время выдержки первой расплавленной зоны t до начала выращивания для реализации метода целевой загрузки. Длину расплавленной зоны принять равной 3 см, скорость движения зоны – 1,5 мм/мин, толщина диффузионного слоя δ = 0,001 см.
15. Определить концентрацию примеси фосфора в заготовке кремния и в первой расплавленной зоне при выращивании методом целевой загрузки однородно легированного монокристалла с концентрацией фосфора Ст = 1.1017 см–3, если скорость кристаллизации равна 3 мм/мин, диаметр монокристалла 80 мм, длина расплавленной зоны L0 = 3 см.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1