Атмосфере кислорода

При изготовлении светодиодов используют методы вплавле-ния или диффузии. При последнем способе в монокристаллические пластины карбида кремния с проводимостью n-типа проводят диффузию бора в атмосфере инертного газа при температуре 2000° С, что приводит к образованию р—«-перехода. После этого кристаллы подвергают механической обработке: шлифуют, полируют и разрезают алмазными дисками. К n-области подпаивают контакт из сплава золота с танталом, а к п-области — серебряный контакт.

Вследствие тугоплавкости и большой механической прочности при повышенных температурах вольфрам можно использовать при температуре выше 2000 °С, но лишь в высоком вакууме или в атмосфере инертного.газа (азот, аргон и т. п.), так как уже при нагреве до температуры в несколько сот градусов Цельсия в присутствии кислорода он сильно окисляется ( 2.12).

Особенно большие деформации возникают при навивке магни-топровода из стальной ленты. Поэтому холоднокатаная лента толщиной 0,08...0,15 мм поставляется в неотожженном состоянии (на-гартованная). После высокотемпературного отжига потери в ленте на 5...15% ниже, а индукция на столько же выше, чем у лепты, поставляемой в отожженном состоянии, прошедшей низкотемпературный отжиг (750...850°С) после штамповки. Отжиг должен производиться в атмосфере инертного газа, чтобы не появилась окалина, которая существенно снижает (на 10...20%) магнитную проницаемость стали. При низкотемпературном отжиге в проходных печах, который длится менее 3 мин, окисления можно не опасаться.

Двухстадийность делает процесс более управляемым и воспроизводимым по сравнению с методом одностадийной диффузии. При двухстадийной диффузии облегчаются условия маскирования поверхности за счет повышения защитных свойств оксида, так как на первой стадии процесс проводится при пониженной температуре, а на второй (более высокотемпературной) в атмосфере отсутствуют пары диффузанта. Кроме того, при двухстадийных процессах легче обеспечить требования техники безопасности, если в качестве лигатуры используют токсичные вещества. Так, при легировании кремния мышьяком на первой стадии процесс проводят в замкнутом объеме (в отпаянных кварцевых ампулах), а на второй стадии при формировании достаточно глубоких легированных слоев термообработку осуществляют в атмосфере инертного газа или окислителя.

Мягкие металлы, например индий или свинец, нарезают ножом из молибдена. Легкоплавкие металлы, например индий, галлий, олово и др., расплавляют в тигле из фторопласта и разливают в формы из этого же материала требуемой емкости, получая мерные загрузки. Такая операция может быть совмещена с очисткой металла от оксидов. В этом случае относительно тугоплавкие металлы плавят в вакууме или атмосфере инертного газа, в тигле, имеющем в дне капиллярное отверстие. При сливе металла в прием-«ик оксиды задерживаются на стенках тигля. Легкоплавкие металлы фильтруют через пористые фильтры, изготовленные из кварца. Для ускорения процесса в приемнике создают небольшой вакуум.

4.25. Схемы легирования расплава в зоне в процессе бестмгельной зонной плавки в атмосфере инертного газа, содержащего газообразное соединение или пары легирующей примеси (д), и в вакууме путем подачи газообразного соединения легирующей примеси или ее паров в молекулярной потоке к расплаву (б):

Влияние характера атмосферы на содержание кислорода в кремнии не однозначно. В общем случае вакуум способствует удалению оксида кремния (II) из расплава, что сдвигает реакцию (4.94а) вправо. Поэтому растворимость кварца в кремнии, выращиваемом в вакууме, выше, чем выращиваемом в атмосфере инертного газа: 8,5 и 6,25 мг/(см2-ч) соответственно. Однако вакуум способствует не только растворению оксида кремния (II) в расплаве кремния, но и его испарению с поверхности расплава. Скорость последнего процесса определяется рядом факторов, входящих в рассмотренный выше эффективный коэффициент испарения [см. уравнение (4.18а)]. В итоге конечный результат — накопление оксида кремния (II) в расплаве или его убыль — определяется соотношением обоих процессов. В общем случае концентрация кислорода в монокристаллах кремния, выращенных в вакууме, выше, чем в монокристаллах, выращенных в атмосфере инертного газа, особенно проточной.

травителем и перенос их в атмосфере инертного газа в сосуд с проточной деионизованной водой. Во всех случаях необходимо сократить до минимума время контакта свежепротравленной поверхности полупроводника с окружающей его атмосферой.

Как видно на примере пиролиза моносилана, скорость роста эпитаксиального слоя кремния резко возрастает с повышением давления ( 6.9). Однако при больших парциальных давлениях моносилана, доходящих до 60 кПа, скорость роста может оставаться постоянной в широком диапазоне температур, что объясняется протеканием реакции пиролиза в диффузионной области (см. 6.7, кривая 4). Увеличение парциального давления гидрида в атмосфере инертного газа обеспечивает большие скорости роста эпитаксиального слоя, чем в атмосфере водорода, сдвигающего реакцию пиролиза в обратном направлении [см. уравнение (6.12)].

Так, на стадии загонки, происходящей в атмосфере инертного газа, состав образующихся диффузионных слоев приблизительно соответствует формуле 2SiO2-P2O5. На стадии разгонки, которая обычно проводится в атмосфере инертного газа и кислорода при более вышкой температуре, состав диффузионных слоев изменяется вследствие дальнейшей реакции между PzOs и Si. В результате происходит образование двуокиси кремния 5Ю2 и выделение чистого фосфора.

Другая особенность онионого слоя заключается в изменении его химического состава при изменении температуры. Указанное явление может быть связано с разложением фосфорного ангидрида на границе раздела между кремнием и окисным слоем. Поскольку процесс разложения /происходит одновременно с окислением поверхности кремния, скорость реакции должна несколько замедляться после образования на границе раздела тонкого слоя SiO2. Это соответствует той области диаграммы системы SiOj—P2Os, в которой SiOs не может находиться в растворенном состоянии. Присутствие слоя SiCb между фосфорсодержащим окисным слоем и кремнием особенно отчетливо проявляется в случае, когда разгонка осуществляется в кислороде, а не в атмосфере инертного газа. Если, например, разгонка производится при температуре выше 1100° С, то состав окисного слоя сохраняется постоянным, и окончательная формула имеет вид 8SiO2-P2O5—12SiO2-P2Os.

Меднозакисный вентиль состоит из медной шайбы или пластинки 6, на которую наносится путем термической обработки в атмосфере кислорода при t= 1000° С слой 5 закиси меди Си2О ( 3.14, а). Для получения надежного контакта с закисью меди к ней прижимается свинцовая шайба 4.

Окисление поверхности пластины. Для защиты и маскирования поверхности кремния при операциях диффузии применяют окисление пластин в атмосфере кислорода или паров воды при температуре 1000... 1300° С. При этом создается диэлектрический слой двуокиси кремния толщиной ОД...1 мкм.

76. Проволочки приваривают к контактным площадкам. 77. Правильно, в полупроводниковых ИМС и активные и пассивные элементы формируют в объеме кристалла. 78. Это только одна из причин. 79. Правильно. Пленку поучают окислением поверхности кристалла. 80. Найдите более точный ответ. 81. Правильно. 82. Пленка наносится с двух сторон одной и той же пластины. 83. Правильно, в атмосфере кислорода при повышенной температуре. 84. Правильно (см. 21.9, операции 6 и 7). 85. Конденсаторы

Наилучшим вариантом, исключающим использование-специальных устройств, является применение основ, изготовленных из низкоомного кремния, допускающего разогрев током промышленной частоты под напряжением <1000 В. Для этого используемый для получения основ, кремний сильно легируют основной донорной (фосфор) или акцепторной (бор) примесями, понижающими его-удельное сопротивление со 100—150 Ом-см до значений: менее 1 Ом-см. Низкоомные основы из нелегированного кремния получают вытягиванием в атмосфере кислорода. В результате насыщения кремния примесью кислорода до (3,5—8)-1018 атом/см3 и связанного с ним термодонорнопх эффекта (см. § 5 гл. 4). удельное сопротивление материала основ понижается до величин менее 5 Ом-см.

Кремниевые стержни и ленты для основ с низким удельным сопротивлением могут быть выращены в атмосфере кислорода так называемым обратным методом Степанова ( 4.11,6, в). Вытягивание кристалла из расплава вниз через формообразователь позволяет в 2,5—3 раза повысить скорость его роста и обеспечивает получение профилей с минимальным отклонением размеров сечением от заданного и с гладкой поверхностью.

Прилипание электронов к молекулам наблюдается в атмосфере кислорода, водорода, паров воды, оксида и двуоксида углерода, шестифтористой серы и в других газах. Обычно это явление наблюдается в газах, внешняя электронная оболочка (орбита) атомов которых почти заполнена.

2) первую стадию диффузии бора (загонку) при температуре 1000° С в атмосфере кислорода и инертного газа;

4) вторую стадию диффузии бора (разгонку) одновременно с процессом дополнительного окисления при температуре 950° С в атмосфере кислорода; после этой технологической операции удельное поверхностное сопротивление слоя р-типа составляет ря« «90 Ом/квадрат, а глубина залегания перехода ~1 мкм.

-------^7 загонку фосфора при температуре 900° С в атмосфере кислорода и азота с использованием жидкого диффузана РОС1з;

3) легирование верхнего слоя фосфором при температуре 900° С в атмосфере кислорода и аргона с использованием жидкого диффузана РОС1з; контроль за процессом ведут по тестовой пластине р-типа, на которой образуется слой n-типа с удельным поверхностным сопротивлением ps=60 Ом/квадрат;

2. Ионные процессы, происходящие под анодно- или катодно-поляризованными щетками, носят разный характер (щетка называется анодно-поляризованной или анодной при направлении тока от щетки к коллектору и катодно-поляризованной или катодной при направлении тока от коллектора к щетке — см. 5-21). При этом в контактном слое щеток обеих полярностей происходит процесс электролиза. Если щетка поляризована ка-тодно, то при прохождении тока мельчайшие частицы угля переносятся на коллектор и, сгорая в атмосфере кислорода воздуха, образуют на поверхности коллектора тонкий слой более тугоплавкой окисленной пленки, предохраняющей коллектор от стирания и увеличивающей переходное сопротивление щеточного контакта. Если же щетка поляризована анодно, то образование защитной пленки не происходит. Толщина пленки и ее характер зависят от плотности тока, свойств контактных поверхностей и окружающей среды.