Легирование полупроводниковых материалов

Распыление поверхности твердого тела. В большинстве практически важных случаев ионного легирования машиностроительных материалов необходимо достижение концентрации легирующей примеси в единицы и десятки процентов. Соответствующие дозы легирования должны составлять 10 —10 ионов на 1 см облучаемой поверхности. Для сравнения отметим, что при легировании полупроводниковых материалов достаточны дозы, меньшие на два-три порядка. При высоких концентрациях легирующей примеси становится существенным распыление поверхности мишени налетающими ионами. В предельном случае распыление поверхности определяет максимально достижимую концентрацию ионов и приводит к трансформации профиля их распределения от гауссова к платообразному с максимумом концентрации на поверхности. Для количественного описания процесса вводится коэффициент распыления, определяющий число атомов мишени, выбиваемых одним падающим ионом. Методы расчета коэффициента распыления моноатомных мишеней дают хорошее согласие с экспериментом [14, 111]. [c.80]

К числу важных преимуществ кристаллизации методом вертикальной зонной плавки относится возможность выращивания кристаллов без использования тиглей. В этом случае не происходит загрязнения расплава за счет растворения в нем материала тигля, а в выращиваемом кристалле не возникают дефекты вследствие различия коэффициентов линейного расщирения кристалла и материала тигля. Метод вертикальной зонной плавки щироко применяется при выращивании особо чистых монокристаллов полупроводников, а также материалов с высокой температурой плавления, обладающих в расплавленном состоянии высокой реакционной способностью, а также однородно легированных полупроводниковых материалов. [c.233]

Легирование полупроводниковых материалов [c.264]

Глава 7. Легирование полупроводниковых материалов [c.266]

Широкий диапазон Ко и для разных примесей указывает на одну весьма важную проблему легирования полупроводниковых материалов примесями с малой растворимостью и малыми Ко высокое требование к чистоте самих примесей. Для примера сравним легирование германия галлием, содержащим примесь индия в количестве 10 атомных долей и легирование золотом, содержащим примесь галлия в том же количестве. В первом случае соотнощение концентраций основной и неосновной примесей в легированном кристалле (с учетом соответствующих Ко) будет Соа/С1п = 10 , то есть загрязнением галлия индием можно полностью пренебречь. Во втором случае Сди/Соа = 1 и, таким образом, само понятие основная примесь теряет смысл. Особые требования к чистоте золота диктуются еще и тем, что галлий (сопутствующая примесь в золоте) относится к группе мелких примесей, поэтому многозарядная система глубоких уровней, создаваемых золотом, может быть полностью или частично искажена. [c.282]

Использование установки ИМАШ-9-66 открывает принципиально новые возможности для изучения влияния таких факторов, как температура, время и скорость растяжения, на процессы упрочнения и разупрочнения металлов и сплавов в различном структурном состоянии (после тех или иных режимов термической или термомеханической обработок). Измерение микротвердости может служить также одним из чувствительных методов изучения механизма деформации, закономерностей фазовых и структурных превращений широкого класса материалов. Например, в работах [66 67 ], выполненных на установке ИМАШ-9-66, показано, что метод измерения микротвердости позволяет на основании анализа температурной зависимости микротвердости устанавливать температурные интервалы для полупроводниковых материалов с различными механизмами деформации, а также определять природу этих механизмов и изучать влияние на них легирования и других факторов. С помощью полученных температурных зависимостей микротвердости проведено исследование кинетики процессов старения и разупрочнения ряда сталей и сплавов [48, с. 25—32 85—95 68 69], влияния фазового наклепа на упрочнение аустенита [50, с. 27—31 ], роли неметаллических включений в процессе высокотемпературного разрушения стали [50, с. 110—114 129—132] и др. [c.172]

Для исследования возможностей метода оптической ИК интроскопии и для испытания прибора, реализующего этот метод, была проведена серия исследований на различных тест-объектах, а также на образцах полупроводниковых материалов германия п- и р-типа электропроводности, электронного и дырочного кремния, фосфида галлия, как нелегированного так и легированного Те, S, Mg, Be, и арсенида галлия, легированного Те до Л д = 5--ь [c.184]

Для придания выращиваемым монокристаллам тех или иных электрофизических параметров, необходимых для успешного их использования в конкретных областях полупроводникового приборостроения, применяются процессы легирования определенными примесями. В настоящее время круг используемых в технологии важнейших полупроводниковых материалов легирующих примесей достаточно ограничен. Как правило, легирование осуществляется примесями, образующими мелкие донорные и акцепторные уровни в запрещенной зоне, соответственно у дна зоны проводимости или у потолка валентной зоны. При этом удается управляемо воздействовать на тип проводимости и концентрацию носителей заряда в полупроводнике. Иногда для легирования используются примеси, образующие глубокие уровни в запрещенной зоне, что позволяет воздействовать на диффузионную длину носителей заряда и регулировать степень компенсации электрически активных центров в легируемом материале. [c.46]

В табл. 87 приведены основные характеристики широко применяемых полупроводниковых материалов германия, кремния и селена. Эти данные относятся к очищенным материалам. Для полупроводниковых приборов (диоды, триоды и др.) выпускаются легированные (с введенными донорными или акцепторными примесями) германий и кремний с меньшими значениями удельного сопротивления по сравнению с чистыми полупроводниками. [c.261]

В табл. 108 даны основные характеристики широко применяемых полупроводниковых материалов. Эти данные относятся к чистым материалам. Для производства полупроводниковых приборов (выпрямители и др.) применяют полупроводниковые материалы, легированные донорными или акцепторными примесями. [c.308]

Для обработки заготовок из высокопрочных и коррозионно-стойких сталей, жаропрочных, магнитных и твердых сплавов, полупроводниковых и других материалов, а также заготовок сложной конфигурации из легированных сталей эффективно применять электрохимические методы размерной обработки, основанные на принципе анодного растворения [c.305]

Наибольшее значение получили сплавы Ge и Se в различных сочетаниях, поскольку при этом возникают смежные области с разными типами электропроводности(ц-типаили р-типа), а граница этих областей п-р (р-п или р-п-р и т. д.)-переход является основой полупроводниковых приборов. Такие композиции можно получать лишь путем легирования полупроводниковых материалов высокой чистоты дозированным количеством соответствующих примесей (10 —Ю %). [c.389]

IV Всесоюз. коиф. по физ.-хим. основам легирования полупроводниковых материалов. М. ИМЕТ, 1979. с. 56-57. [c.271]

Ф. в. в полупроводниках и диэлектриках связан с прямыми (вертикальными) и непрямыми (невертикальными) оптич. переходами электронов из связанных состояний (валентной зоны или примесных уровней) в свободные (в зоны проводимости, см. Оптические яв.чения в полупроводниках). В чистых и слабо легированных полупроводниковых материалах основную роль играют можзонные переходы (рис. 3). Прямые оптич. переходы определяют основную часть спектральной характеристики Ф. в. в полупроводниках (рис. 4) и могут происходить при энергиях фотонов к ку . Непрямые (с участпом фононов) переходы менее вероятны они формируют длинноволновой участок спектральной характеристики и имеют граничную частоту V,,. На рис. 4 хорошо различаются области, соответствующие непрямым (/гvJ =5,15 эв) и прямым (ку = 5,45 эе) переходам. [c.364]

Солнечные батареи. Действие солнечной батареи основано на возбуждении электронов валентной зоны кристаллических тел при освещении тела солнечным светом. В солнечных батареях используются полупроводниковые материалы (рис. 8.53). При столкновении фотона с электроном, происходящем в тонком слое полупроводника р-типа, освобожденный электрон диффундирует в глубь кристалла, где находится полупроводник п-типа, а образовавшаяся в р-полупроводнике дырка перемещается в противоположном направлении. Если толщина слоя полупроводника р-тип2 меньше длнны диффузии электронов (равной примерно 10" см), то во внешней цепи возникает электрический ток, значение которого тем больше, чем больше площадь освещаемой поверхности. Наиболее часто в солнечных батареях используют кремний, легированный в микроскопических количествах бором, с тем чтобы обеспечить проводимость для положительно заряженных дырок, и фосфором (для проводимости электронов). [c.575]

Теплопроводность полупроводников. Полупроводниковые материалы замечательны тем, что могут обладать высокой решеточной теплопроводностью, если их кристаллы не слишком дефектны и состоят из легких атомов, как это имеет место, например, у кремния и, германия (см. табл. 4.2). Их электронную теплопроводность можно изменять в широких пределах, изменяя концентрацию электронного газа путем легирования. Тем не менее для большинства полупроводников основной вклад в теплопроводность вносит решетка. Так, для германия, обладающего удельным сопротивлением 1 Ом см при комнатной температуре, отношение KaJKyieui 10 - Даже для такого полупроводника, как теллурид висмута (В)2Тез), обладающего очень низким удельным сопротивлением Ю" Ом см, отношение Достигает величины всего лишь порядка 0,2. [c.142]

Исследования, проведенные на серийной установке ИМАШ-9-66, показали, что определение температурной зависимости микротвердости дает возможность получить весьма ценную информацию о поведении полупроводниковых материалов как в пластическом, так и в хрупком состояниях. Целесообразность проведения исследований по данной методике заключается в том, что, во-первых, при испытаниях на микротвердость в образце создается такое объемнонанряженное состояние, при котором невозможны раскрытие и распространение микротрещин во-вторых, анализ температурной зависимости микротвердости позволяет установить механизм деформации в различных температурных интервалах, а также изучать влияние на этот механизм легирования и возможных структурных и фазовых изменений. [c.251]

Ф. используют для легирования сталей. Фосфиды индия, галлия и др.— полупроводниковые материалы. Красный Ф. неядовит (применяется в производстве спичек и для др. целей), белый Ф.— высокотоксичен. Для удаления остатков белого Ф. используют водный раствор медного купороса СиЗОд. В качестве радиоакт. индикатора применяют Р"-радиоактивный (T i/2= 14,29 сут). С. С. Бердоносов. [c.341]

Другим источником ростовых микродефектов могут быть легирующие и сопутствующие фоновые примеси, когда их концентрация в выращиваемом монокристалле достаточна для образования в процессе посткри-сталлизационного охлаждения (или при последующей термообработке) пересыщенного примесного твердого раствора в данном полупроводниковом материале. Характерными примерами в этом отношении являются легирующие примеси в сильно легированных полупроводниках, а также кислород в выращиваемых по методу Чохральского монокристаллах кремния. Несмотря на то, что в данном случае концентрация при- [c.48]

Химические методы получения простых полупроводников и чистых элементов, используемых при легировании и в производстве сложных полупроводниковых материалов, обеспечивают высокую степень очистки. Дистилляцией (испарение жидкой фазы) удаляют легкоиспаряющи-еся примеси, ректификацией (многократное испарение и конденсация) — примеси, имеющие невысокие температуры плавления, испарения и большой интервал жидкого состояния. Сублимацией (испарение твердой фазы) очищают от механических примесей и газов и получают монокристалл. Перечисленными методами можно получать монокристаллы с высоким значением удельного электросопротивления. Например, монокристалл германия при р = 0,10 Ом -м содержит в 1 м 10 ° атомов примесей (см. рис. 18.10). [c.590]

Более глубокую очистку полупроводниковых материалов (для германия р > 0,45 Ом м), а также легирование в строго контролируемых микродозах проводят кристаллофизическими методами. Основными из них являются методы направленной кристаллизации из расплава. [c.590]

Кремний. Несмотря на исключительное расдространение на земле, в свободном состоянии не встречается. Выделение его в чистом виде представляет сложную техническую задачу. Чистый Кремний — крупнокристаллический порошок серого металлического цвета, хрупкий, твердый. Сверхчистый кремний (монокристаллический) является полупроводниковым материалом. Основное назначение кремния в машиностроении — является легирование стали и сплавов цветных металлов. Для этой цели применяется кремний кристаллический ГОСТ 2169-43, получаемый путем восстановительной плавки кварца или кварцита (табл. 37). Кремний кристаллический марки Кр-0 предназначается для изготовления высококачественных специальных сплавов марки Кр-1 — силуминов и других сплавов марки Кр-2 — для подшихтовки при выплавке алюминиевых и других сплавов, не требующих особой чистоты кремния марки Кр-3 — для химикотермических процессов восстановления, для получения водорода, для пиротехнических и других целей. В кремнии, предназначенном для алюминиевокремниевых сплавов, допускается повышенное содержание алюминия против приведенных форм. Кремний поставляется в кусках разнообразной формы размером не менее 20 мм. Содержание мелочи не должно пре-вшпать 10% партии по весу. [c.143]

Оно осуществляется методом диффузии примеси из внещней газовой, жидкой или твердой фаз, методом радиационного легирования и методом ионной имплантации. Метод диффузии в технологии производства объемных легированных материалов не получил распространения из-за малых скоростей диффузии в кристаллах. Тем не менее сами процессы диффузии играют больщую роль в технологии получения и обработки полупроводниковых материалов и создании приборов на их основе. Рассмотрению этих процессов посвящена гл. 8. [c.264]

Тем не менее ионная имплантация и радиационное легирование кристаллов сейчас — важные и быстро развивающиеся области технологии полупроводников. Так как ионная имплантация обеспечивает более точный контроль общей дозы легирующей примеси в диапазоне см , там, где это возможно, ею заменяют процессы диффузионного легирования. Очень интенсивно ионная имплантация используется для формирования сверхбольших интегральных схем. Метод радиационного легирования используется для получения кремния, необходимого для производства силовых приборов, где в качестве главного требования выступает высокая однородность распределения примесей в кристалле. Метод радиационного легирования также находит все большее применение и для легирования других полупроводниковых материалов. Так, им осуществляют легирование Ge галлием и мышьяком, InSb оловом, GaAs германием и селеном и т. д. [c.266]

ИОННОЕ ВНЕДРЕНИЕ (ионное легирование, ионная имплантация), введение посторонних атомов внутрь тв. тела бомбардировкой его поверхности ионами. Ср. глубина проникновения ионов в мишень тем больше, чем больше энергия ионов (ионы с энергиями 5 и 10—100 кэВ проникают на глубину 0,01—1 мкм). При бомбардировке монокристаллов глубина проникновения ч-ц вдоль определ. кристаллографич. осей может быть во много раз больше, чем в др. направлениях каналирование частиц). При интенсивной бомбардировке И. в. препятствует катодное распыление мишени, а также диффузия внедрённых ионов к поверхности и их выделение с поверхности ионноионная эмиссия). Существует максимально возможная концентрация внедрённых ионов, к-рая зависит от хим. природы иона и мишени, а также от темп-ры мишени. И. в. позволяет вводить в полупроводниковые материалы точно дозированные кол-ва почти любых хим. элементов. ИОННО-ЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ, низкочастотные акустические продольные волны, распространяющиеся в плаз.че с независящей от частоты ско- [c.231]

Вентильная (барьерная) Ф. возникает в неоднородных (по хим. составу или неоднородно легированных примесями) полупроводниках, а также у контакта полупроводник — металл. В области неоднородности существует внутреннее электрическое поле, которое ускоряет генерируемые излучением неосновные неравновесные носители. В результате фотоносители разных знаков пространственно разделяются. Вентильная Ф. может возникать под действием света, генерирующего эл-ны и дырки или хотя бы только неосновные носители. Особенно важна вентильная Ф., возникающая в р—п-переходе и гетеропереходе. Она используется в фотоволь-таических и солнечных элементах, по её величине обнаруживают слабые неоднородности в полупроводниковых материалах. [c.828]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...