Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Факультет "Ф"

Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки

Іванов Едуард Валерійович

______________

Консультант

Петров В.І.

1998

Введення.

Вимоги до властивостей матеріалів у міру розвитку техніки безперервно ростуть, причому часом необхідно отримати важкореалізовані або навіть несумісні поєднання властивостей. Це і породжує різноманіття матеріалів. Виникають нові класи складних комбінованих матеріалів. Матеріали стають все більш спеціалізовані.

Більшість використовуваних в даний час матеріалів створено в результаті досліджень, заснованих на експериментально знайдених закономірностях.

До таких матеріалів, які використовуються в мікроелектроніці відноситься, германій, ще недавно не знаходив застосування в техніці. Став одним з найважливіших матеріалів, що забезпечують розвиток сучасної техніки на одній з найважливіших передових позицій - техніки напівпровідникових діодів і тріодів.

Застосування германію стало можливим, коли його вдалося практично без остачі очистити від домішок. У напівпровідниковій техніці, найважливіший і поки практично єдино області застосування, германій майже винятковий у вигляді монокристалічних злитків ультрависокої чистоти, вміст домішок у такому германії становить лише кілька мільйонних часток відсотка.

Германій є розсіяним елементом і виходить в основному з відходів інших виробництв. Останнім часом одним з найважливіших джерел отримання германію США і Англії ставати кам'яне вугілля. Розроблено ряд технологічних схем отримання германію з цього джерела.

Техніка одержання монокристалів германію високої чистоти розроблена в даний час досить надійно і забезпечує випуск монокристалічного германію в промисловому масштабі.

Нікчемне вміст домішок (близько 10 - 10%) різко змінюють електричні характеристики германію. Будучи має намір спроваджували в очищений германій різко змінюють електричні властивості германію в сприятливому напрямку, поліпшуючи його експлуатаційні характеристики.

У зв'язку з цим, поряд з очищенням германію, виникли найважливіші проблеми легування германію мізерно малою кількістю домішок, контролю цих домішок, та вивчення їх взаємодії між собою і з германієм, зміною властивостей германію в залежності від складу і т.п. Найважливіше місце в цих дослідженнях має зайняти вивчення процесів дифузії домішок германію, питань зміни властивостей германію в залежності від ступеня досконалості монокристалу, від теплового впливу і т.д.

Отримання напівпровідників.

Історично так склалося, що первоотцом мікроелекторонікі є кремній. У природі кремній в основному зустрічається у вигляді оксиду кремнію (IV) SiO2 (пісок, кварц), а також у вигляді силікатів. Схема отримання силікатів представлена ​​на малюнку 1.

Малюнок 1.

Не менш неободім в мікроелектроніці і германій. Ці два полупріводніка майже в рівній мірі використовуються в мікроелектроніці.

Спільним методом отримання кремнію і германію високого ступеня чистоти є метод зонної плавки. Цей метод (схема методу зонної плавки наведена на малюнку № 2)

Малюнок 2.

1 - Забруднені кристали в циліндричній трубці

2 - Плавлення кристалів (нагрівач - розпечена спіраль)

3 - Трубка повільно рухається щодо спіралі

4 - Речовина кристалізується після проходження зони нагрівання

5 - Домішки більше розчиняються у розплаві і концентруються в розплавленої зоні

Так само дуже чисті матеріали можна отримати методом осадження іонів даного металлоид на катоді в розплаві (але цей метод по своїй суті дуже схожий на зонну плавку). В основному це розплави сульфатів германію та оксидів кремнію. До речі вперше цей метод був використаний при отриманні алюмінію в дев'ятнадцятому столітті, що призвело до колосального падіння цін на цей метал, який до цього був цінніше золота.

В даний час ...

В даний, час проблема отримання напівпровідників високої чистоти, менш актуальна ніж раніше, тому що технології отримання вже відносно давно відпрацьовані і стоять на належному рівні. Ну а зараз, вчені займаються вивченням оксидних плівок і їх можливим застосуванням у мікроелектроніці та електроніку в цілому.

Основною проблемою напівпровідників є їх нагрівання під час роботи. Відзначено, що основною причиною, що приводить до деградації монокристалів Si після нагріву, є структурні перетворення, пов'язані з частковим перетворенням алмазоподібному Si в кремній зі структурою білого олова. Причиною цих перетворень, які спостерігаються при високих тисках, є виникнення численних осередків концентрації напружень внаслідок анізотропії теплового розширення різному орієнтованих мікрооб'ємів кристала. У цих осередках можливе досягнення високих тисків, необхідних для зазначеного фазового переходу. Висловлено міркування, що запобігання процесу структурних перетворень, що призводять до деградації електрофізичних властивостей Si, можливо шляхом легування його перехідними або рідкоземельними металами, що підвищують енергію міжатомної взаємодії і за рахунок цього зменшують коефіцієнт термічного розширення. Вибір легуючих добавок обгрунтований розрахунками енергії зв'язку і зарядовим щільності на основі системи неполяризованих іонних радіусів.

Для отримання напівпровідників з електронною провідністю (n - типу) з мінливих в широких межах концентрацією електронів провідності використовують донорні домішки, що утворюють "дрібні" енергетичні рівні в забороненій зоні поблизу дна зони провідності. Для отримання напівпровідників з діркової провідністю (P - типу) вводяться акцепторні домішки, що утворюють рівні поблизу стелі валентної зони.

Распростроненности.

Основного поширення напівпровідники отримали в комп'ютерних мікросхемах і чіпах. Саме ця область мікроелектроніки потребує найбільшої кількості кремнію і германію, причому дуже високої чистоти. У даній галузі мікроелектроніки поряд з надчистими кремнієм та германієм, все більше і більше застосовуються надпровідні матеріали.

Описані вище методи, служать базою для сучасних розробок у даній області.

Список використовуваної літератури:

Фізична енциклопедія - 1990

видавництво "Радянська енциклопедія"

Германій - 1985

Видавництво іноземної літератури, Москва (збірка перекладів).

Матеріали високої чистоти - 1978

Видавництво "Наука"

4. Журнал "Фізика і техніка напівпровідників" -

1997 - 8

5. Проблеми сучасної електроніки -

1996 - Сергєєв А. С.

6. Почала сучасної хімії - 1989 - Ремсден Е.Н.

видавництво "Ленінград" Хімія ""

7. Радіоаматор - 1998-4

8. Сучасні досягнення в мікроелектроніці -

1998 - видавництво "РФСком"


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
14.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Роль хімії в створенні надчистих матеріалів
Отримання сорбційних матеріалів з біогенними елементами
Фізичні процеси та технології отримання матеріалів
Хімічні методи отримання порошкоподібних матеріалів і видобування заліза
Застосування порошкової металургії в промишленностіСвойства та отримання порошкових матеріалів
Застосування порошкової металургії в промисловості Властивості і отримання порошкових матеріалів
Використання біомаси для отримання енергії
Установка і спосіб для отримання розплавів заліза
Отримання бактеріальних добрив для сільського господарства
© Усі права захищені
написати до нас