Химического потенциала

Согласно табл. 8.1, толщина пластинок из ферритов-гранатов должна быть порядка микрометров. Такие тонкие пластины механической обработкой получить нельзя. Поэтому вместо пластин применяют монокристаллические пленки, получаемые эпитаксиальным методом —• путем химического осаждения из паровой фазы на подложку из немагнитного, например, гадолиниево-галлиевого, граната. Чем ближе параметры кристаллической решетки подложки и пленки, тем выше качество последней.

20. Реактор для химического осаждения диэлектрических пленок из парогазовой смеси:

в скипидаре). Пасту с помощью кисти наносят на образец в соответствии с формой и размерами электродов. Образец с нанесенной пастой подвергают сушке, а затем нагреву в муфеле. При нагревании происходит удаление органических компонентов, затем разложение углекислого серебра и, наконец, выделение металлического серебра в виде плотно прилегающей пленки. Метод вжига-ния требует нагревания до нескольких сотен градусов и поэтому применяется лишь для керамики, слюды и отчасти стекла. Разработаны также низкотемпературные серебряные пасты. Слой серебра после вжигания должен быть плотным и равномерным, без просветов, видимых через лупу с пятикратным увеличением. Методом вакуумного распыления можно наносить электроды из платины, золота, серебра, меди и алюминия с помощью маски; эти же металлы можно наносить методом катодного распыления в вакууме, а также путем химического осаждения, не требующего использования вакуума. Однако надо следить, чтобы в зазоре между измерительным и охранными электродами на образце не было осаждаемого металла, ' продуктов реакции или других посторонних веществ. Слой осажденного металла должен быть равномерным, без просветов и рваных краев, видимых при исследовании поверхности через лупу с пятикратным увеличением.

Конструктивно фоторезистор ( 7.3,а) представляет диэлектрическую пластину } (стекло, керамика), на которую методом вакуумного напыления или химического осаждения нанесен слой фоторезиста 2 . Фоторезист мо-

2) электрохимический, при котором методом химического осаждения создается слой металла толщиной ]—2 мкм, наращиваемый затем гальваническим способом до нужной толщины. При электрохимическом способе одновременно с проводниками металлизируют стенки отверстий, которые можно использовать как перемычки для соединения проводников, расположенных на разных сторонах платы;

Химическое и электрохимическое осаждение применяют главным образом для нанесения никелевых и золотых контактов. При получении контакта в процессе химического осаждения восстановление металла из соли на поверхности полупроводника осуществляют с помощью восстанавливающего реагента, содержащегося в растворе.

Достоинствами химического осаждения из газовой фазы являются простота, хорошая технологическая совместимость с другими процессами создания полупроводниковых микросхем (эпитаксией, диффузией) и сравнительно невысокая температура, благодаря чему практически отсутствует нежелательная разгонка примесей в пластинах.

По обеим сторонам затвора создают «прокладки» из диоксида кремния, обеспечивающие в дальнейшем самосовмещение стоковой и исто-ковой областей с затвором. Эти области п+-типа толщиной 0,4 мкм получают селективным эпитаксиальным выращиванием с помощью химического осаждения из металлоорганических соединений. Омические контакты к истоковой и стоковой областям создают нанесением металлического слоя, представляющего собой сплав золото — германий. Малые расстояния исток — затвор и сток — затвор позволяют уменьшить паразитные (неуправляемые) сопротивления этих областей и повысить крутизну транзистора до S/b — 250 мСм/мм. В данноп структуре ослабляются эффекты короткого канала, проявляющиеся в рассмотренных выше структурах с имплантированными областями истока и стока, проникающими в подложку на глубину, большую чем глубина самого канала.

В кремниевых полупроводниковых микросхемах тонкопленочные конденсаторы формируются на поверхности пластин, покрытых слоем SiO2, а в арсенид-галлиевых микросхемах — непосредственно на поверхности нелегированной подложки. В качестве диэлектрика применяют слои SiO2 или Si3N4 (С„ — 6-10~4 пФ/мкм2), наносимые методом химического осаждения из газовой фазы.

Как образуются молекулы для формирования пленки при методе химического осаждения?

и резисторы получают с помощью р-п-перехода. 86. После смыва защитной пленки в «карманах» формируют р-п-переходы. 87. Термокомпрессию используют для приваривания внешних выводов. 88. Микросхемы снабжены проволочными выводами. 89. В этом случае схема содержит от 10 до 100 логических элементов. 90. Полупроводниковые ИМС обозначаются цифрами 1, 5, 7. 91. Правильно. Отметим также, что эти факторы взаимосвязаны. 92. Этот элемент относится к пассивным элементам микросхем. 93. Может быть размещено как больше, так и меньше. 94. Правильно. Пассивные элементы целесообразно формировать в пленке. 95. Правильно. 96. Применяют также резистивные и диэлектрические пленки. 97. Диапазон толщин пленок значительно шире. 98. Правильно. Применяют и другие материалы: ситалл, сапфир. 99. Правильно. Толщину изменяют шлифовкой, ширину — лазерным лучом. 100. Назовите еще ряд материалов, применяемых для этой цели. 101. Метод химического осаждения применяют только для толстых пленок. 102. Правильно. 103. Выбивание электронов положительными ионами — физический процесс. 104. Этот метод применяют для нанесения любого фоторезиста. 105. Уясните разницу между позитивным и негативным фоторезистами. 106. Вы не правы. 107. Это основной тип транзисторов и интегральных микросхемах. 108. Правильно. И то, и другое важно при формировании ИМС. 109. Правильно. При этом каждая микросхема может быть очень сложной. 110. Правильно. В других ответах указаны методы получения пленки. 111. Правильно. Для этого в осаждаемые молекулы добавляют примеси. 112. Кремниевые подложки широко применяют в эпитаксиальных структурах. 113. Неверный ответ. 114. Для получения «карманов» нужны дополнительные технологические операции. 115. Правильно. 116. Правильно. Меняя маски, меняют области проникновения примесей.

В реальной кристаллической решетке атомы при определенных условиях могут обладать большой свободой передвижения и перемещаться из одних узлов решетки в другие. Перенос вещества, обусловленный хаотическим тепловым движением атомов, в направлении уменьшения их концентрации называется диффузией. Диффузия в кристалле, находящемся в состоянии химического равновесия (однородный химический состав, однородное распределение дефектов), называется самодиффузией. Диффузия атомов в кристалле при наличии градиента химического потенциала (градиента концентрации вещества) носит название гетеродиффузии, химической диффузии или просто диффузии.

Для систем, число компонентов в которых больше Одного, вводится понятие химического потенциала компонента. В этом случае

Поскольку коэффициент активности подчиняется тем же закономерностям, что и приращение химического потенциала, то, естественно, что <к нему применены уравнения зависимости химического потенциала от температуры и состава

В курсе физики дается определение химического потенциала % как величины, характеризующей изменение свободной энергии системы при изменении числа частиц в ней на единицу при условии, что объем V системы и ее температура Т остаются неизменными. Таким образом, при V — const и Т ~ const химический потенциал является однозначной функцией концентрации частиц в системе. Когда частицы равномерно распределены по объему системы, химический потенциал для всей системы неизменен: % = const и grad % = 0. Если же в различных областях системы концентрации частиц неодинаковы, то для этих областей величины химического потенциала различны: grad X 7^ 0- Наличие разности концентраций частиц в системе, как известно, вызывает их диффузию — перемещение частиц из области с более высокой концентрацией в область с концентрацией более низкой.

Величину Еф/е называют часто электрохимическим потенциалом. Определение химического потенциала % как величины, однозначно определяющей концентрацию частиц в системе электрически нейтральных частиц, было дано ранее. В коллективе электрически заряженных частиц (при условии Т = const и V = const) изменение числа частиц на единицу вызывает не только появление градиента концентрации, но и появление градиента потенциала

должно определяться неизменностью вели- 9-12. Функция плот- чин химического потенциала (% = const) ности ^запблнения со- и электрического потенциала (<р = const): стоянии ^ частицами в Энергия Ферми (электрохимический

В собственных полупроводниках уровень Ферми (называемый также уровнем химического потенциала) в отличие от металлов расположен примерно в середине запрещенной зоны *.

Как известно из курса физики, положение уровня химического потенциала (уровня Ферми) в состоянии равновесия должно быть постоянным для любой области единой системы. Очевидно, что и в рассматриваемой системе положение уровня Ферми одинаково для п и р-областей. Так как в полупроводнике n-типа уровень Ферми расположен вблизи зоны проводимости, а в полупроводнике р-типа — вблизи валентной зоны, то в области p-n-перехода происходит изгиб зон ( 1.11, б). Величина этого изгиба равна ефл, Изменение концентрации основных носителей показано на 1.11, в. На 1.11, г изображена плотность объемного заряда в обеих областях полупроводника. Значения толщины слоя объемного заряда Ln и Lp можно определить из уравнения Пуассона, связывающего изменение потенциала с величиной плотности объемного заряда:

В курсе физики дается определение химического потенциала % как величины, характеризующей изменение свободной энергии системы при изменении числа частиц в ней на единицу при условии, что объем V системы и ее температура Т остаются неизменными. Таким образом, при V — const и Т ~ const химический потенциал является однозначной функцией концентрации частиц в системе. Когда частицы равномерно распределены по объему системы, химический потенциал для всей системы неизменен: % = const и grad % = 0. Если же в различных областях системы концентрации частиц неодинаковы, то для этих областей величины химического потенциала различны: grad X 7^ 0- Наличие разности концентраций частиц в системе, как известно, вызывает их диффузию — перемещение частиц из области с более высокой концентрацией в область с концентрацией более низкой.

Величину Еф/е называют часто электрохимическим потенциалом. Определение химического потенциала % как величины, однозначно определяющей концентрацию частиц в системе электрически нейтральных частиц, было дано ранее. В коллективе электрически заряженных частиц (при условии Т = const и V = const) изменение числа частиц на единицу вызывает не только появление градиента концентрации, но и появление градиента потенциала

должно определяться неизменностью вели- 9-12. Функция плот- чин химического потенциала (% = const) ности ^запблнения со- и электрического потенциала (<р = const): стоянии ^ частицами в Энергия Ферми (электрохимический