ФХОТ КР

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)”

(СПбГЭТУ).

Кафедра ФЭТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

По Учебной Дисциплине «Физико-Химические Основы Технологии».

«Химическое осаждение арсенида галлия из газовой фазы в системе GaAs-H₂O-H₂. Диффузионное Легирование Полупроводников».

Выполнил: Беспалов С. Н. гр. 9204. ФЭЛ.

Преподаватель: Зубко С. П.

Санкт-Петербург. 2012.

Содержание:

Задание на курсовую работу……………………………………………………...…………………3

Часть 1. Химическое осаждение арсенида галлия из газовой фазы………………………………4

Часть 2. Диффузионное легирование полупроводников………………………………………….9

Список использованной литературы………………………………………………………………12

Часть 1

Химическое осаждение арсенида галлия из газовой фазы в системе GaAs-H₂O-H₂

Исходные данные:

- Температурный интервал: Т = (700 ... 1300) К

- Относительная влажность водорода: x = 5*10^-3 ... 5*10^-2

- Суммарное давление в системе: P_общ = 5*10⁴ Па = 0.5 атм

Химические реакции в системе:

2GaAs(т) + H₂O(г) = Ga₂O(г) + As₂(г) + H₂(г) - основная газотранспортная реакция

Конкурирующие реакции, препятствующие транспорту арсенида галлия с помощью паров воды:

2GaAs(т) + 3H₂O(г) = Ga₂O₃(т) + As₂(г) + 3H₂(г)

2GaAs(т) = 2Ga(ж) + As₂(г)

1) Расчет констант химического равновесия:

Задаем термодинамические параметры:

- универсальная газовая постоянная, кал/моль*К

- кал/моль*К

Стандартные теплоты образования веществ, кал/моль:

Расчет стандартной теплоты реакции ΔH₂₉₈⁰ и величины ΔФ_т:

Константы химического равновесия:

Зависимости констант химического равновесия от температуры:

2) Расчет состава газовой фазы:

Задаем параметры системы:

- суммарное давление в системе, атм

- влажность водорода

Определение степени превращения в системе:

Расчет парциальных давлений:

Зависимости P(T,x):

3) Область стехиометричности газовой фазы:

Уравнения изотерм Вант-Гоффа для конкурирующих реакций:

Графики ΔG2(T,α) и ΔG3(T,α):

Решения уравнений ΔG2(T,x) = 0 и ΔG3(T,x)=0:

- К

Зависимости То2(x) и То3(x):

Таким образом, установлена область стехиометричности газовой фазы,

ограниченная линиями равновесия ΔG2(T,x) = 0 и ΔG3(T,x)=0, ниже этой области

происходит образование нелетучего оксида галлия, а выше происходит образование жидкого галлия.

Часть 2

Диффузионное легирование полупроводников.

Исходные данные:

- Полупроводник – легирующая примесь: GaAs – S

- Исходная концентрация примеси в полупроводнике: N_исх = 5*10¹⁶ см^-3

- Температура «загонки» и «разгонки», соответственно Тз = 973 К; Тр = 1173 К

- Время «загонки» и «разгонки», соответственно tз = 180 с; tр = 7200 с.

tз = 300 с; tр = 14400 с.

tз = 600 с; tр = 18000 с.

1) Расчет коэффициента диффузии:

Исходные данные:

- исходная концентрация, см^-3

- коэффициент стандартной диффузии, см² / с

-энергия активации примеси, эВ

- постоянная Больцмана, эВ*К

- диапазон температур, К

Коэффициент диффузии:

Зависимость коэффициента диффузии от температуры:

2) Определение профиля легирующей примеси и глубины залегания p-n перехода:

ЗАГОНКА:

Параметры процесса:

- расстояние от границы, см

- температура загонки, К

- время загонки, с

- поверхностная концентрация, см^-2 ( предельная растворимость)

Профиль легирования:

Глубины залегания p-n переходов:

х1 = 3.638*10^-6 см

х2 = 4.572*10^-6 см

х3 = 6.293*10^-6 см

РАЗГОНКА:

Параметры процесса:

- температура разгонки, К

- время разгонки, с

Количество легирующей примеси введенной за единицу времени:

Количество легирующей примеси в поверхностном слое:

Профиль легирования:

Глубины залегания p-n переходов:

х1 = 1.768*10^-5 см

х2 = 2.434*10^-5 см

х3 = 2.883*10^-5 см

Таким образом, установлен профиль легирования при диффузии из постоянного источника (загонка) и из поверхностного источника с отражающей границей (разгонка). Графически рассчитаны глубины залегания p-n переходов для разных методов и для различных времен.

Список использованной литературы:

1. «Расчет газотранспортных и диффузионных процессов в технологии электронных приборов» Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ» С-Петербург 2011 год.

2. А. А. Барыбин «Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы» ФИЗМАТЛИТ Москва 2006 год.