Процессы получения легированных эпитаксиальных слоев кремния
Процесс получения легированных эпитаксиальных слоев кремния в силановой технологии. Получение нелегированных или слабо легированных эпитаксиальных кремниевых слоев. Использование летучих неорганических соединений легирующих элементов: арсин, стибин.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.11.2016 |
| Размер файла | 198,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Процессы получения легированных эпитаксиальных слоев кремния
А.Г. Петрик
Л.Я. Шварцман
Процесс получения легированных эпитаксиальных слоев кремния в силановой технологии в основном применяется для получения нелегированных или слабо легированных эпитаксиальных кремниевых слоев.
В качестве легирующих веществ для эпитаксиальных слоев широко используются летучие неорганические соединения легирующих элементов, таких как арсин, стибин, фосфин и диборан.
Гидриды легирующих элементов оказывают существенное влияние на скорость роста эпитаксиальных и поликристаллических слоев.
Нами проведены исследования по изучению влияния фосфина и диборана на процессы, протекающие в газовой фазе, и на скорость роста слоев в зависимости от их концентрации в силане.
Эксперименты проводили на установке с высокочастотным нагревом, реконструированной для возможности работы с гидридами. Схема газовых потоков на установке показана на рис. 1.
Подробно установка описана в работе [1].
Легирующие соединения фосфин и диборан смешивали в отдельной емкости с силаном по ' методике, описанной в работе [2].
Таким образом, концентрация легирующего соединения по отношению к силану в газовой фазе поддерживалась постоянной.
В качестве материала для подложек исйользовался монокристаллический кремний р-типа проводимости с удельным сопро тивлением более 2000 Ом-см. Толщину эпитаксиальных слоев оценивали методом сферического шлифа. кремний силановый легированный
Рис. 1. Газораспределительная схема установки наращивания эпитаксиальных слоев, реконструированной для работы с силаном.
Начало газофазных процессов появления твердых продуктов реакции термического разложения смесей силана с фосфином и дибораном определялось визуально с помощью металлического зеркала, установленного внутри реактора ниже нагревателя.
Как видно на рис. 2, при получении сильно легированных эпитаксиальных слоев кремния с использованием диборана в качестве легирующего соединения (парциальное давление 3-10-3 мм рт. ст.) скорость роста увеличивается в 2 раза, а в случае фосфина (парциальное давление 3,2-10-3 мм рт. ст.) уменьшается в 1,5 раза по сравнению со скоростью роста с применением чистого силана. С увеличением концентрации диборана и фосфина в газовой фазе их влияние на скорость роста усиливается.
При этом нами замечено, что диборан и фосфин существенно изменяют температуру начала реакций в газовой фазе.
Из результатов исследований видно (рис. 3), что в случае использования смеси силана с дибораном выпадение твердых продуктов начинается при более низких температурах, а в случае смеси силана с фосфином - при более высоких температурах, чем для чистого силана (при одинаковом мольном соотношении их с водородом).
Изучение кинетики реакции термического разложения силана позволяет предположить, что в самом простом случае она протекает через образование промежуточных силановых радикалов:
SiH4 = SiH2 + H2. (1)
Рис. 2. Зависимость скорости роста эпитаксиальных слоев кремния от температуры, типа и концентрации легирующих примесей:
I--2 - смесь силана и диборана:
1 - (PB2Н 6=3-10-3 мм рт. ст.);
2-(PB2Н 6=1.5-10-3 мм рт. ст.);
3 - чистый силан;
4 - 5 - смесь силана с фосфином:
4 - (РРН 3 =1.5-10-3 мм рт. ст.);
5-- (РРН 3 =3.2-10-3. мм рт. ст.) ;
Рис. 3. Зависимости, определяющие области образования
в газовой фазе твердых продуктов реакции:
1 - смесь силана с дибораном;
2 --* чистый силан;
3 - смесь силана с фосфином.
Энергия активации этой реакции, определенная расчетным путем, составляет величину порядка 40--50 ккал/моль, что находится в неплохом соответствии с результатом исследований термического распада силана.
Этот процесс изучался непосредственно при наблюдении убытка пика силана на инфракрасном спектрометре ИКС-14А.
В атмосфере водорода энергия активации снижается до 20 ккал/моль, что связано, очевидно, с изменением механизма протекания промежуточных стадий реакции.
В условиях эпитаксиального наращивания возможно создание таких условий, когда силеновый радикал, достигая растущей поверхности, разлагается с образованием кремния:
SiH2 = Si + H2. (2)
Однако могут наступить и такие условия, когда скорость доставки его к поверхности будет меньше, чем скорость реакции (2).
В этом случае силеновые радикалы могут накопиться вблизи растущей поверхности в пограничном слое.
Повышение концентрации радикалов в газовой фазе способствует протеканию побочных реакций типа:
SiH2 + . . . + SiH2 = (SiH2)n, (3),
которые успешно идут в области температурного градиента, а также реакций
SiH4 + SiH2 = 2SiH3, (4)
SiH3= SiH2 + H, (5)
которые начинают цепь последовательных превращений, резко увеличивая концентрацию радикалов в газовой фазе, что также способствует реакции (3).
Образующиеся по реакции (3) в газовой фазе полимерные соединения ограничивают оптимальную область процесса эпитаксиального наращивания.
Добавки к силану легирующих гидридов, которые, как правило, имеют низкую температуру начала разложения, способствуют образованию промежуточных радикальных форм.
Таким образом, из приведенных результатов экспериментов следует, что диборан и фосфин оказывают существенное влияние на химические процессы, протекающие в эпитаксиальном реакторе при осаждении сильно легированных слоев кремния гидридным методом.
Литература
1. Шварцман Л.Я., Николашин Ж.П., Новиков В.В. Физико-химические закономерности процессов осаждения карбида кремния на окисный слой.-- Вопросы радиоэлектроники, 1974, вып. 3, с. 33:--40.
2. Соколов Е.Е., Петрик А.Г., Шварцман Л.Я., Юшков Р.В. Приготовление разбавленных газовых смесей для легирования гидридами.-- В кн.: Сборник научных трудов по проблемам микроэлектроники. Сер. химико-технологическая. М., 1972, с. 211--215.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование структурных составляющих легированных конструкционных сталей, которые классифицируются по назначению, составу, а также количеству легирующих элементов. Характеристика, область применения и отличительные черты хромистых и быстрорежущих сталей.
практическая работа [28,7 K], добавлен 06.05.2010Источники примесей для диффузионного легирования кремния и технология диффузии примесей в кремний. Технология и оборудование для проведения процесса диффузии и контроля параметров диффузионных слоев. Использование разработанных источников диффузанта.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 07.07.2003Характеристика высокопрочного и ковкого чугуна, специфические свойства, особенности строения и применение. Признаки классификации, маркировка, строение, свойства и область применения легированных сталей, требования для разных отраслей использования.
контрольная работа [110,2 K], добавлен 17.08.2009Общая характеристика легированных сталей и их специфические свойства: износостойкость, жаропрочность, прокаливаемость в крупных сечениях, кислотостойкость. Распределение легирующих элементов в сталях, зависимость механических свойств от их содержания.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 17.08.2009Обзор результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния поверхности материала в условиях роста питтинга. Анализ контактной выносливости экономно-легированных сталей с поверхностно-упрочненным слоем и инструментальных сталей.
реферат [936,0 K], добавлен 18.01.2016Способы получения алюминиево-кремниевых сплавов. Процесс углетермического восстановления оксидов кремния и алюминия. Механизм и кинетика процесса восстановления алюмосиликатных шихт в диапазоне составов силикоалюминия с использованием восстановителя.
автореферат [439,3 K], добавлен 16.06.2009Классификация, свойства, применение, маркировка углеродистых и легированных сталей. Влияние углерода и примесей на их свойства. Термическая обработка сплава 30ХГСА. Измерение твёрдости методом Роквелла. Влияние легирующих элементов на рост зерна стали.
дипломная работа [761,3 K], добавлен 09.07.2015Определение, классификация легированной стали. Маркировка, дефекты. Структура легированных сталей в нормализованном состоянии. Свойства и применение легированных сталей. Конструкционная и инструментальная легированная сталь. Аустенитные и ферритные стали.
реферат [720,7 K], добавлен 11.10.2016Принципы обозначения стандартных марок легированных сталей, их механические свойства. Влияние вредных примесей, величины зерна на свойства. Виды закалки, структура сплава после нее. Понятие свариваемости стали. Коррозионные повреждения нержавеющей стали.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 18.03.2010Создание карбидокремниевой керамики на нитридной связке как тугоплавкого соединения. Способ получения керамического материала в системе Si3N4-SiC. Огнеупорный материал и способ получения. Высокотемпературное взаимодействие карбида кремния с азотом.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 24.09.2014Повышение механических свойств стали путем введения в нее легирующих элементов. Классификация стали в зависимости от химического состава. Особенности сварки углеродистых и легированных сталей. Причины возникновения трещин. Типы применяемых электродов.
курсовая работа [33,2 K], добавлен 06.04.2012Теоретические основы сварки давлением и исследования прокатки биметалла. Исследование условия сварки слоев. Описание алгоритма программы расчета поля скоростей при прокатке биметалла с учетом взаимодействия слоев. Составление калькуляции себестоимости.
дипломная работа [952,5 K], добавлен 07.11.2011Сырье и углеродистые восстановители, применяемые при производстве кремния. Перерасчет компонентов на золу каменного угля, нефтяного кокса, древесного угля, древесной щепы. Химический состав кремниевого расплава, полученного в результате моделирования.
курсовая работа [175,4 K], добавлен 07.06.2014Влияние легирующих элементов на процессы взаимодействия алюминия со сталью. Особенности получения биметаллических соединений железа с алюминиевыми сплавами. Измерение краевого угла смачивания. Технологический процесс алитирования методом погружения.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 07.02.2016Характеристика черного карбида кремния и область его применения. Физико-химические и технологические исследования процесса производства карбида кремния в электропечах сопротивления. Расчет шихтовых материалов. Расчет экономической эффективности проекта.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 24.10.2011Расчет размеров футеровки, толщины кладки, температуры на стыке слоев, теплопроводности для рабочего и теплоизоляционного слоев. Построение графиков зависимости температуры стыков. Конструкция доменных печей. Нахождение средней температуры футеровки.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 07.10.2015Тенденция к использованию более богатого по содержанию кремния ферросилиция и брикетов и комплексных сплавов на основе ферросилиция и кристаллического кремния. Физико-химические свойства кремния. Шихтовые материалы для производства ферросилиция.
курсовая работа [696,9 K], добавлен 02.02.2011Строение полупроводникового материала группы АIIIВV – GaAs, сравнение свойств арсенида галлия со свойствами кремния, способы получения, использование в качестве деталей транзисторов. Перспективы развития технологии изготовления приборов на его основе.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 04.12.2012Изучение принципа работы солнечного элемента. Описание технологии получения поликристаллического кремния карботермическим методом и путем водородного восстановления трихлорсилана. Разработка технологической планировки цеха по производству мультикремния.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 13.05.2012Обзор состава простых конструкционных сталей. Получение чугуна и легированных сталей. Характерные особенности медно-никелевых сплавов. Применение алюминиевых бронз, нейзильбера, мельхиора в народном хозяйстве. Механические свойства сплавов меди с цинком.
презентация [3,3 M], добавлен 06.04.2014
