- •Isbn 5-7629-0557-8 © cПбГэту "лэти",
- •Введение
- •Краткое описание работы программ
- •1. Метод Чохральского
- •2. Метод зонной плавки
- •1.2. Эффективный коэффициент распределения
- •1.3. Распределение примеси вдоль слитка при вытягивании кристаллов из расплава
- •1.4. Порядок выполнения работы
- •1.5. Содержание отчета
- •1.6. Контрольные вопросы и задания
- •2.2. Марки полупроводниковых материалов
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •2.4. Содержание отчета
- •2.5. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа 3
- •Определение концентрации легирующих
- •И остаточных примесей и расчет их распределения
- •По длине кристалла
- •3.1. Расчет концентрации легирующей примеси
- •3.2. Расчет массы легирующей примеси
- •3.3. Определение выхода годного материала в пассивных методах выращивания кристаллов
- •3.4. Порядок выполнения работы
- •3.6. Содержание отчета
- •3.7. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа 4 мЕтод двойного капиллярного тигля
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Выращивание кристаллов методом двойного капиллярного тигля
- •4.3. Распределение примеси вдоль слитка в методе двойного капиллярного тигля
- •4.4. Порядок выполнения лабораторной работы
- •4.5. Содержание отчета
- •4.6. Контрольные вопросы и задания
- •Лабораторная работа 5 зонная плавка
- •5.1. Метод зонной плавки
- •5.2. Распределение примеси вдоль слитка при зонной плавке
- •5.3. Зонная очистка (проход расплавленной зоны через однородный в среднем образец)
- •5.4. Проход легирующей зоны через чистый исходный образец
- •5.5. Метод целевой загрузки
- •При соблюдении условия (5.13) из выражения (5.12) получим:
- •5.6. Порядок выполнения работы
- •5.7. Содержание отчета
- •5.8. Контрольные вопросы и задания
- •Термодинамические характеристики германия и кремния и некоторых легирующих элементов
- •Параметры межатомного взаимодействия в твердой и жидкой фазах для некоторых бинарных систем на основе кремния и германия
- •Равновесные коэффициенты распределения k0 примесей в некоторых полупроводниках
- •Коэффициенты диффузии d [см2/с] основных легирующих примесей в расплавах германия и кремния при температуре плавления
- •Соотношение между удельным сопротивлением и концентрацией носителей заряда в кремнии п- и р-типа электропроводности
- •Продолжение таблицы 5
- •Окончание таблицы 5
- •Значение подвижности носителей заряда в кристаллах германия
- •Линейные коэффициенты испарения α [см/с] наиболее распространенных примесей в германии и кремнии
- •Физико-химические и электрические свойства важнейших полупроводников
- •Список рекомендуемой литературы
- •Технология полупроводниковых материалов
- •197376, С-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
УДК 621.315.592
ББК Г52:3843.3
A-46
Александрова О. А., Сорокин В. С. Технология полупроводниковых материалов: Практ. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2003. 68 с.
Рассмотрены основные процессы и методики расчета технологических условий получения легированных полупроводниковых монокристаллов. Представлен комплекс лабораторных работ, основанный на моделировании процессов выращивания однородно легированных кристаллов и оценке влияния режимов роста на их электрофизические свойства. Предложены задачи для самостоятельного углубленного изучения дисциплины. Приведены справочные данные, необходимые для проведения расчетов.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлению 654100 "Электроника и микроэлектроника" по специальности 200100 "Микроэлектроника и твердотельная электроника" по курсу "Технология полупроводниковых материалов".
Рецензенты: кафедра прикладной физики и оптики твердого тела Санкт-Петербургского государственного политехнического университета;
д-р физ. мат. наук С. Ю. Давыдов (ФТИ им. А. Ф. Иоффе).
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Isbn 5-7629-0557-8 © cПбГэту "лэти",
2003
Введение
Задача преподавания дисциплины "Технология полупроводниковых материалов" состоит в освоении студентами комплекса теоретических и практических знаний, позволяющих свободно ориентироваться в современном производстве полупроводниковых материалов. В результате изучения дисциплины студенты должны усвоить физико-химические основы технологических процессов в производстве полупроводниковых материалов; знать основные технологические методы и приемы; уметь устанавливать взаимосвязь между параметрами технологического процесса и свойствами полупроводниковых материалов.
Для формирования таких навыков особое внимание необходимо уделить лабораторным и практическим занятиям. К сожалению, многие современные технологические методы получения полупроводниковых материалов и выращивания монокристаллов являются недоступными для практического освоения из-за высокой стоимости необходимого технологического и аналитического оборудования, отсутствия в условиях вуза оснащенных должным образом лабораторных помещений, трудностей соблюдения соответствующих требований техники безопасности.
В учебном пособии приведены основные положения технологии выращивания монокристаллов, знание которых необходимо для решения практических и лабораторных задач, представлены справочные данные для проведения расчетов. Основой практикума являются компьютерные лабораторные работы, в рамках которых проводится моделирование условий выращивания полупроводниковых монокристаллов. За основу выбраны два метода промышленного получения монокристаллов: метод Чохральского и метод зонной плавки. В работах предлагается провести моделирование условий роста монокристаллов германия и кремния, проанализировать влияние технологических условий выращивания на характер распределения примеси в монокристалле, предложить условия получения однородно легированных монокристаллов.
Краткое описание работы программ
1. Метод Чохральского
Программа позволяет рассчитать распределение примеси вдоль слитка в классическом методе Чохральского при легировании как летучей, так и нелетучей примесью, а также при использовании методов подпитки из жидкой фазы, в частности, метода двойного капиллярного тигля. Программа состоит из трех разделов: "Теория", "Параметры", "График".
В разделе "Теория" описаны основные сведения о выращивании кристаллов методом Чохральского, рассмотрены разновидности данного метода, приводятся некоторые табличные данные, необходимые для проведения расчетов.
Для расчета распределения примеси в разделе "Параметры" необходимо выбрать материал выращиваемого кристалла (германий или кремний) и задать исходные данные. В качестве параметров указываются следующие величины:
равновесный коэффициент распределения примеси в расплаве k0;
скорость кристаллизации f [мм/мин];
равновесная концентрация примеси в расплаве Cр [см–3];
концентрация примеси в подпитывающем материале Cп [см–3];
площадь контакта жидкой фазы со средой F [cм2];
коэффициент испарения [см/с];
диаметр кристалла Dкр [мм];
параметр подпитки В;
начальная концентрация примеси в рабочем расплаве C0 [см–3];
скорость вращения кристалла относительно тигля [об/мин];
коэффициент диффузии примеси в расплаве D [см2/с].
Выбор и задание необходимых параметров подразумевает модель выращивания кристалла с соответствующим ей законом распределения примеси. Программа позволяет проанализировать влияние отдельных параметров на распределение примеси вдоль слитка и определить условия однородного легирования. В разделе "График" представляются в координатах Ст/С0 = f(g) графические результаты расчетов распределения примеси вдоль слитка в соответствии с выбранными параметрами процесса выращивания. Щелчком мыши по кривой распределения примеси вызываются исходные значения, заложенные в программу, и результаты распределения примеси вдоль слитка. Для проведения сравнительного анализа влияния какого-либо одного параметра на характер распределения примеси в разделе "График" рекомендуется выбрать позицию "Изменяется".
Для вывода графической информации при изменении других параметров или при выполнении следующих заданий в разделе "График" необходимо выбрать позицию "Чистый лист".