- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Расчет состава газовой фазы
- •1.3. Расчет констант равновесия
- •1.4. Расчет окисляемости металлов
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Газотранспортные химические реакции в системе GaAs – h2o –h2
- •2.3. Расчет констант химического равновесия
- •2.4. Расчет состава газовой фазы
- •2.5. Область стехиометричности газовой фазы
- •3.1. Уравнения диффузии
- •3.3. Диффузия из ограниченного и полуограниченного источника
- •3.4. Расчет распределения примеси после двухстадийной диффузии
- •3.5. Расчёт распределения примеси в случае двойной последовательной диффузии
- •1. После определения коэффициентов диффузии необходимо сопоставить произведения DatаиDatд.
- •4.1. Задания к разделу 1
- •4.2. Задания к разделу 2
4.2. Задания к разделу 2
1. Используя термодинамические данные из таблицы и формулы (2.6) и (2.7), рассчитать температурные зависимости kр1(Т), kp2(T) и kp3(T) в интервале температур 800 – 1300 К.
2. Вычислить по формуле (2.12) зависимость степени превращения a(T,a) для интервала температур 800 – 1300 К, интервала относительной влажности водорода 0,002 – 0,03 и заданного индивидуально суммарного давления Р.
3. Рассчитать по формулам (2.11) и построить зависимости pH2O(Т,х) и pAs2(Т,х) = pGa2O(Т,х) для заданных значений влажности х.
4. Используя выражения (2.13) и (2.14), рассчитать и построить зависимости G2(Т,x) и G3(Т,x) для выбранных значений х.
5. Графически вычислить корни уравнений G2(Т,x) = 0, и G3(Т,x) = 0; результаты решения изобразить графически в координатах (Т,х); указать границы области стехиометричности газовой фазы.
Таблица 3. Термодинамические данные системы GaAs – H2O – H2
Функции |
T, K |
Вещество (состояние) | |||||||
Н2 (г) |
Н2О (г) |
As2 (г) |
As4 (г) |
Ga2O (г) |
Ga2O3 (т) |
Ga (ж) |
GaAs (т) | ||
ФТ , |
700 |
33,15 |
47,41 |
59,60 |
80,34 |
73,03 |
25,63 |
19,90 |
16,27 |
800 |
33,72 |
48,09 |
60,29 |
81,88 |
74,07 |
27,38 |
20,79 |
16,76 | |
900 |
34,25 |
48,75 |
60,95 |
83,34 |
75,08 |
29,07 |
21,57, |
17,20 | |
1000 |
34,76 |
49,38 |
61,58 |
84,76 |
76,04 |
30,71 |
22,27 |
17,65 | |
1100 |
35,24 |
49,99 |
62,17 |
86,11 |
76,96 |
32,30 |
22,90 |
18,10 | |
1200 |
35,69 |
50,58 |
62,74 |
87,35 |
77,83 |
33,82 |
23,48 |
18,43 | |
1300 |
36,13 |
51,14 |
63,28 |
88,36 |
78,66 |
35,24 |
24,01 |
18,88 | |
298 |
0 |
57,8 |
48,0 |
34,5 |
19,7 |
240 |
1,34 |
17,7 |
Таблица 4. Термодинамические данные некоторых материалов
Вещество |
|
|
СP, 298, |
H фаз. переход (кДж/моль) | |||||
Тплав, oC |
Hт-ж |
Тисп, oC |
Hж-газ | ||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
- | ||
AsCl3(Ж) |
75,1 |
50,5 |
31,8 |
-16 |
2,4 |
130 |
9,0 | ||
AsCl3(газ) |
64,5 |
77,6 |
18,0 |
T = 130 – 1500 K | |||||
Ga (тв) |
0 |
9,8 |
6.2 |
30 |
1.3 |
2205 |
60,9 | ||
Ga (газ) |
65,1 |
40,2 |
6,0 |
|
|
|
| ||
GaCl3(газ) |
105,8 |
(51) |
(4) |
|
|
|
| ||
Al (тв) |
0 |
6,7 |
5,8 |
660 |
2,6 |
2520 |
69,8 | ||
AlCl3(тв) |
166,2 |
40 |
13,2 |
180 |
13,4 |
|
| ||
AlCl3(газ) |
139,7 |
77,6 |
4,9 |
|
|
|
| ||
In2O (газ) |
55 |
298 |
50 |
T = 700 – 1500 K | |||||
In2O3 (тв) |
926 |
108 |
92 |
T = 700 – 1500 K | |||||
In (тв) |
0 |
57,8 |
26.7 |
156 |
3,3 |
2024 |
228 | ||
In (газ) |
0 |
7,14 |
6,20 |
|
|
|
| ||
InAs |
15,5 |
14,7 |
12,6 |
943 |
|
|
| ||
GaP |
- 16,1 |
15,2 |
13,0 |
1467 |
|
|
| ||
P (тв) |
0 |
10,0 |
5,7 |
566 |
0,16 |
460(воз) |
3,1 | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
- | ||
P4(газ) |
75,1 |
38,8 |
5,0 |
|
|
|
| ||
Ta |
0 |
39,6 |
24,36 |
|
31,5 |
|
| ||
TaCl5 (тв) |
861 |
264,6 |
140 |
220 |
34,4 |
|
| ||
TaCl5 (ж) |
827,4 |
336,1 |
193 |
233 |
|
|
| ||
TaCl5 (газ) |
767,3 |
418,1 |
124 |
T = 510 – 2500 K | |||||
TaCl4 (тв) |
709,8 |
193 |
134 |
T = 510 – 2500 K | |||||
TaCl2 (тв) |
357 |
128 |
65.6 |
T = 298 – 1250 K | |||||
Nb |
0 |
8,74 |
5,87 |
|
|
|
| ||
NbCl5(тв) |
189,8 |
53,8 |
37,8 |
205 |
6,9 |
250 |
13,0 | ||
NbCl5 (газ) |
169,9 |
68,2 |
31,5 |
T = 523 – 2000 K | |||||
NbCl4(тв) |
166,0 |
43,8 |
31,8 |
455 |
29,3 |
|
| ||
NbCl4 (газ) |
135,5 |
84,7 |
25,7 |
T = 728 – 2000 K | |||||
NbCl3 (тв) |
138,5 |
35,0 |
22,8 |
T = 298 – 2000 K | |||||
H2 |
0 |
31,1 |
6,9 |
T = 298 – 2000 K | |||||
Cl2 |
0 |
53,1 |
7,5 |
T = 298 – 2000 K | |||||
HCl |
22,0 |
44,2 |
6,3 |
T = 298 – 2000 K | |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные, требуемые для расчета диффузионных задач
Таблица 5. Коэффициенты диффузии химических элементов
-
Примесь
D0, см2/c
Eа, эВ
Сmax, см3
Тmax, 0C
проводимость
1
2
3
4
5
6
Кремний Si (Tпл = 1420 0С)
B
1,610-9
4,6
11020
1200
p
Al
0,05
2,7
21021
1150
p
Ga
36,0
2,5-3,4
71020
1250
p
In
0,03-0,45
2,41
31019
1250
p
Tl
0,06
2,5
11018
1250
p
As
6,3-12,7
2,42
11020
1150
n
Sb
5,6
2,4
11019
1300
n
Bi
6,9
2,4
11017
1300
n
1
2
3
4
5
6
Li
2,310-3
0,5
31019
1100
n
Au
1,110-3
2,5
51016
1300
Амофотерн.
P
10,5
3,7
1,31021
1200
n
Ag
210-3
1,6
2,01017
1300
n
Cu
0,04
1,0
1,51018
1300
p
Zn
0,1
1,4
1,61016
1325
p
Sn
2,1610-5
5,39
5,01019
1200
n
Fe
6,210-3
0,87
3,01016
1325
Германий Ge (Тпл = 937 0С)
B
1,8109
4,55
11018
p
Al
1,6102
3,24
4,31020
700
p
Ga
40.0
3,15
51020
650
p
In
20.0
3,0
41018
800
p
Ta
15.0
2,9
11017
800
p
P
4,410-2
1,0
21020
560
n
Bi
3,3
2,47
61016
910
n
Li
1,310-3
0,46
7,51018
825
n
Cu
1,910-4
0,18
6,81016
875
p
Zn
5,0
2,7
2,51018
750
p
Au
2,25
2,5
3,01016
900
Амфотерн.
Sb
10,0
2,5
1,21019
800
n
As
1,5
2,39
71019
800
n
Таблица 6.. Теплофизические характеристики для расчета коэффициентов диффузии в бинарных полупроводниках
-
Примесь
D0, см2/c
Eа, эВ
проводимость
1
2
3
4
Антимонид алюминия AlSb (Tпл = 1065C)
Zn
0,33
1,93
p
Cu
3,510-3
0,36
p
Арсенид индия InAs (Tпл = 942С)
Cu
0,036
0,52
n
Mg
1,9810-6
1,17
p
Zn
3,1110-3
1,17
p
Cd
4,3510-4
1,17
p
Ge
3,710-6
1,17
n
1
2
3
4
Sn
1,4910-6
1,17
n
S
6,76
2,2
n
Se
12,55
2,2
n
Te
3,4310-5
1,28
n
Антимонид галия GaSb (Tпл = 706С)
Sn
2,410-5
0,8
p
Te
3,810-4
1,2
n
Cd
1,510-6
0,72
p
Li
0,12
0,7
n
Фосфид индия InP (Tпл = 1062С)
Cu
3,810-3
0,69
p
Cd
110-7
0,72
p
Zn
1,6108
0,3
p
Фосфид галлия GaP (Tпл = 1465С)
Zn
1,0
2,1
p
S
3,010-3
4,7
n
Антимонид индия InSb (Tпл = 530С)
Cu
3,510-5
0,37
p
Ag
110-7
0,25
p
Li
710-4
0,28
n
Cd
110-5
1,1
p
Zn
2,610-2
1,36
p
Sn
1,310-6
0,65
n
Ge
510-6
0,95
p
S
410-5
1,05
n
Se
1,610-2
1,3
n
Co
110-7
0,25
p
Fe
110-7
0,25
p
Te
6,610-5
1,19
n
Арсенид галлия GaAs (Tпл = 1238С)
Li
0,53
1,0
n
Mg
410-5
1,22
p
Cd
0,05
2,43
p
Zn
810-5
1,5
p
Ge
310-5
1,8
n
Sn
610-4
2,5
n
S
1,6
2,8
n
1
2
3
4
Se
3103
4,16
n
Mn
0,65
2,49
p
Te
2,610-5
2,0
n
Be
7,310-6
1,2
p
Селенид кадмия CdSe (Tпл = 1341С)
P
0,7
2,1
p
S
0,12
0,65
n
Te
16,0
2,47
n
Теллурид ртути HgTe (Tпл = 670С)
Cd
3.110-4
0,69
Нейтральный
In
110-5
0,5
n
Ag
610-4
0,8
p
Cульфид кадмия Cds (Tпл = 670С)
Cu
1,510-3
0,76
P
Ag
0,24
1,2
N
Au
200,0
1,8
Нейтральный
Li
310-6
0,68
p
Теллурид кадмия CdTe (Tпл = 819С)
Se
1,1710-14
1,35
n
In
4,110-2
1,6
n
Ag
10,0
0,61
p
Cu
3,710-4
0,67
p
O
610-16
0,29
n
Bi
10-10
0,35
p
Сульфид цинка ZnS (Tпл = 830С)
Mn
2,33
2,46
p
Cu
2,610-3
0,73
p
In
30,0
2,2
n
Au
1,7510-4
1,16
p
Селенид цинка ZnSe (Tпл = 1520С)
Al
0,3
2
n
Cu
1,710-5
0,56
p
Теллурид цинка ZnTe (Tпл = 1295С)
Li
2,310-2
1,22
p
In
4,0
1,95
n
Список литературы
Барыбин А.А., Сидоров В.Г. Физико-технологические основы электроники. СПб.: Издательство «Лань», 2001. – 272 с.
Китель Ч. Введение в физику твердого тела. /Пер. с англ. М.: «Мир», 1980. – 420 с.
Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Теория процессов полу-проводниковой технологии. Электронные и микроэлектронные материалы и компоненты твердотельной электроники. М.: МИСИС, 1995. 493 с
Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. M.: «Высш. шк.», 1986. – 368 с.
Свойства неорганических соединений. Справочник / Ефимов А.И. и др. Л.: «Химия», 1983 392 с.
Технология и аппаратура газовой эпитаксии кремния и германия / Скворцов И.М., Лапидус И.И., Орион Б.В. М.: Энергия, 1978. 136 с.
Угай Я.А. Введение в химию полупроводников. M.: «Высш. шк.», 1975. – 302 с.
Оглавление
Термодинамическая оценка окисляемости металлов
при термообработке оксидного катода……………………………………...3
1.1. Общие сведения…………………….………………………………….....3
1.2. Расчет состава газовой фазы………………………………………….....4
1.3. Расчет констант равновесия……………………………………………..5
1.4. Расчет окисляемости металлов………………………………………….7
2. Химическое осаждение из газовой фазы……………………………………...8
2.1. Общие сведения…………………………………………………………..8
2.2. Газотранспортные химические реакции в системе GaAs – H2O –H2….9
2.3. Расчет констант химического равновесия……………………………..11
2.4. Расчет состава газовой фазы……………………………………………11
2.5. Область стехиометричности газовой фазы…………………………….12
3. Диффузионные процессы……………………………………………………..14
3.1. Уравнения диффузии…………………………………………………....14
3.2. Диффузионная задача с неограниченным источником……………….15
3.3. Диффузия из ограниченного и полуограниченного источника……....16
3.4. Расчет распределения примеси после двухстадийной диффузии……17
3.5. Расчёт распределения примеси в случае двойной
последовательной диффузии……………………………………………20
4. Задания и физико-химические сведения……………………………………..23
4.1. Задания к разделу 1……………………………………………………...23
4.2. Задания к разделу 2 ……………………………………………………..25
4.3. Исходные данные, требуемые для расчета диффузионных задач……27
Список литературы………………………………………………………………31
____________________________________________________________________
Подписано в печать . .04. Формат 6084 1/16
Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура «Times New Roman»
Печ.л. 4, Тираж 100 экз. Заказ
Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
197376, С.-Петербург, ул. проф. Попова, 5