15. Назвать виды адгезии и факторы, оказывающие на нее влияние.
В зависимости от свойств прилипшего тела различают адгезию жидкости, упруго вязкопластичных масс, частиц и пленок. Эти виды адгезии имеют много общего. Во всех случаях - это связь между конденсированными телами на границе раздела фаз, для нарушения которой необходимо внешнее воздействие.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1. Что такое легирование материалов?
Легирование (нем. legieren — сплавлять, от лат. ligo — связываю, соединяю) — при изготовлении полупроводниковых приборов: добавление небольших количеств примесей с целью контролируемого изменения электрических свойств полупроводника, в частности, его типа проводимости.
Основная цель - изменить тип проводимости и концентрацию носителей в объеме полупроводника для получения заданных свойств (проводимости, получения требуемой плавности pn-перехода). Самыми распространенными легирующими примесями для кремния являются фосфор Р и мышьяк As (позволяют получить n-тип проводимости) и бор В (p-тип).
2. Назвать основные методы легирования.
Способы легирования
В настоящее время технологически легирование производится двумя способами: ионная имплантация и термодиффузия.
Термодиффузия
Термодиффузия содержит следующие этапы:
Осаждение легирующего материала.
Термообработка (отжиг) для загонки примеси в легируемый материал.
Удаление легирующего материала.
Ионная имплантация
Ионная имплантация позволяет контролировать параметры приборов более точно, чем термодиффузия, и получать более резкие pn-переходы. Технологически проходит в несколько этапов:
Загонка (имплантация) атомов примеси из плазмы (газа).
Активация примеси, контроль глубины залегания и плавности pn-перехода путем отжига.
Ионная имплантация контролируется следующими параметрами:
доза - количество примеси;
энергия - определяет глубину залегания примеси (чем выше, тем глубже);
температура отжига - чем выше, тем быстрее происходит перераспределение носителей примеси;
время отжига - чем дольше, тем сильнее происходит перераспределение примеси.
3. Что такое диффузионное легирование?
Диффузионное легирование основано на использовании известного явления диффузии - проникновении атомов одного вещества в другое через границу контакта теп в результате теплового движения атомов. Движущей силой диффузии является градиент концентрации атомов вещества. Чем больше градиент концентрации, тем интенсивнее диффузия.
Диффузия представляет собой процесс движения примесных атомов в кристаллической решетке. В отличие от диффузии в газовой фазе перемещение атомов в кристалле осуществляется скачками.
4. Сформулировать два закона диффузии и указать, что они определяют.
I закон Фика - плотность потока диффундирующих атомов пропорциональна градиенту их концентрации.
D - коэффициент диффузии
2 закон Фика - изменение концентрации вещества в некотором объеме должно быть равно результирующему потоку внутри этого объема.
5. Изобразить графики распределения примеси при термодиффузии из бесконечного и ограниченного источников.
Бесконечный источник
Ограниченный источник
6. Как, используя свойства термодиффузии, получить заданные p-n-p структуры?
Если известна доза легирования, исходная концентрация примесных атомов в пластине, а также технологические параметры процесса (тип примесных атомов и температура), то можно рассчитать время диффузии, которое необходимо для того, чтобы сформировать pn-переход на заданной глубине.
7. Изобразить схемы основных механизмов термодиффузии.
Два основных механизма диффузии: диффузия по вакансиям (диффузия замещения) и диффузия по междоузлиям (диффузия внедрения). Диффузия по междоузлиям происходит в сотни тысяч раз быстрее, чем диффузия по вакансиям.
При диффузии по вакансиям необходимым условием является наличие вакансии вблизи диффундирующего атома, но концентрация вакансий в кристалле невелика. При диффузии по междоузлиям большинство междоузлий свободно. Реально имеет место комбинация этих двух механизмов (а - по междоузлиям, б – по вакансиям)
.
и
