4. Область стехиометричности газовой фазы

Для термодинамической оценки возможности подавления конкурирующих реакций необходимо рассчитать их изобарный потенциал для реальных давлений в системе, полученных из предыдущего расчета для основной реакции (1.1). Уравнения изотермы Вант-Гоффа для конкурирующих реакций имеет следующиц вид:

для реакций (1.4) и (1.5), соответственно:

(1.13)

(1.14)

DG2	x
T, K	0,005	0,014	0,023	0,032	0,041	0,05
700	-25883,15669	-27879,6	-28842,2	-29482,5	-29963,1	-30347,9
800	-14681,83602	-16963,4	-18063,5	-18795,2	-19344,4	-19784,2
900	-17541,27218	-20108,1	-21345,7	-22169	-22786,9	-23281,6
1000	-20448,8991	-23300,9	-24676	-25590,8	-26277,3	-26827
1100	-23380,14705	-26517,4	-28030,1	-29036,3	-29791,5	-30396,2
1200	-26418,33996	-29840,8	-31490,9	-32588,7	-33412,5	-34072,1
1300	-29389,70168	-33097,4	-34885	-36074,2	-36966,7	-37681,3

DG3	x
T, K	0,005	0,014	0,023	0,032	0,041	0,05
700	130302,9485	142281,5	148057,1	151899,1	154782,4	157091,2
800	135428,1408	149117,9	155718,4	160109,3	163404,4	166043
900	140390,9684	155792	163217,7	168157,5	171864,6	174833,1
1000	145295,0822	162407,3	170658,1	176146,7	180265,7	183564
1100	150171,6275	168995,1	178071	184108,5	188639,4	192267,5
1200	154713,5902	175248,3	185149,2	191735,6	196678,4	200636,3
1300	159522,8061	181768,8	192494,8	199630	204984,8	209272,5

Ввыражения (1.13) и (1.14) входят парциальные давления компонентов стехиометрической газовой смесиp_H2, p_H2O, p_As2, записанные в виде (1.5). Равенства G₂(Т,x) = 0 и G₃(Т,x) = 0 задают границы области стехио-метричности газовой фазы, построенные на плоскости (Т, x). Указанные границы определяют область, где G₂(Т,x) > 0 и G₃(Т,х) > 0, т.е. формируется только требуемая твердая фаза.

За пределами этой области, наряду с реакцией (1.1), происходит, с одной стороны, реакция (1.3) с образованием Ga₂O₃ (тв), а с другой стороны - реакция диссоциации арсенида галлия с образованием Gа (ж).

ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

1.Расчет и построение зависимости коэффициента диффузии от температуры:

Закон Аррениуса:

2.Определение профиля легирующей примеси для каждого этапа диффузии и глубины p-n перехода:

а) Загонка-легирование из источника с постоянной концентрацией примеси.

Источник с постоянной концентрацией - источник, в котором количество примеси, уходящей из поверхностного слоя в объем полупроводниковой пластины, равно количеству примеси, поступающей в приповерхностный слой.

начальные и граничные условия: C(x,t)=0 при t=0

C(x,t)=C_s, при x=0

граничные условия: C(x,t)=0 при t>0, x→∞

Диффузионная задача становится одномерной; 2ой закон Фика принимает вид: , решение:

Распределение примеси в полупроводнике

Количество внедренных атомов примеси под каждой единицей поверхности:

t_з1 = 2 мин.

t_з2 = 5 мин.

t_з3 = 10 мин.

б) Разгонка-легирование из бесконечно тонкого источника с отражающей границей.

Начальные и граничные условия записываются: C(x,t)=Qδ(x) при t=0

граничные условия J(t)= при x=0

C(x,t)=0 при t>0, x→∞

Решением уравнения диффузии является выражение вида:

1)

Распределение концентрации примеси из бесконечно тонкого слоя.

Определение глубины p-n-перехода:

t_з1 = 2 мин. -

t_з2 = 5 мин. -

t_з3 = 10 мин -

2)

Распределение концентрации примеси из бесконечно тонкого слоя.

.

Определение глубины p-n-перехода:

t_з1 = 2 мин. -

t_з2 = 5 мин. -

t_з3 = 10 мин -

3)

Распределение концентрации примеси из бесконечно тонкого слоя.

Определение глубины p-n-перехода:

t_з1 = 2 мин. -

t_з2 = 5 мин. -

t_з3 = 10 мин -

16