Технологічні основи електроніки

3. Дифузія домішок в напівпровідниках. Механізми дифузії в ідеальних і реальних структурах. Вплив дефектів кристалічної ґратки на протікання дифузії.

Дифузія – це хаотичний потоковий рух під дією прискорюючої сили, наприклад градієнта концентрації.

Ідеальний кристал- кристал без дефектів, домішок і безмежний у просторі. В цьому випадку можлива тільки гомодифузія, а саме два механізми:

а ) Попарний обмін б) Кільцевий обмін

Найбільш ймовірний кільцевий обмін. Попарний обмін малоймовірний. Тут потрібна висока синхронність в переміщенні, але й при цьому в області середини обидва атоми дуже сильно деформують гратку, для цього потрібна висока енергія. В кільцевому обміні адіюються багато атомів (від 3), їх повинно одночасно збуджувати, але деформація гратки при цьому значно менша.

В реальних кристалах:

а ) Міжвузільний механізм: атоми міжвузілля дифундують в інше міжвузілля. б) Вакансійний: коли біля атома знаходиться вакансія і він може туди перейти. в) Дисоціативний: атом дифундує по міжвузіллю, при підході к вакансії там локалізує. г) Витиснення: міжвузільний атом витискує сусіда звузла і займає його місце. д) Краудіонний (естафетний): поступово естафетне переміщеннясусідніх атомів.

При дифектах: - Дислокації прискорюють будь який механізм, атоми дифундують швидше вздовж дислокації. - Поверхня – швидко прискорює дифпроцеси. - Межа розділу між різними фазами прискорює диф процеси.

8. Поняття про імплантацію. Процеси, що протікають при проникненні імплантованого іона у ґратку. Дефектоутворення при імплантації.

Імплатація – це процес легування н/п підшарків за рахунок введенняіонів з високою енергією прискорених ел-м полем. У іонної імплантації є суттєва перевага – точний контрольпроцесу легування і рівномірність введення домішок. Відрізняється від дифузії конкретною направленістю перенесення домішки. Це складний процес, який включає багато простих. Фізичні процеси:

1) Імплантація іона – іон з високою енергією (Е_к>Е­_в(введення)) одолає Е­_в, приникуєхться в кристал, постійно долає опір атомів гратки (при цьому втрачає кінетичну енергію), проникає в глиб кристала до тих пір поки його Е_к зменшується до 0. В процесі гальмування діють дві основні сили: гальмування ядерне і електронне гальмування. 2) Каналювання – процес коли іон попадає в спеціальні простори, атомні пустоти і рухається по таким пустотам, він втрачає менше енергії і протікає глибше. 3) Дефектоутворення. Рухаючись з великою Е_к іон постійно передає Е_к гратці, генеруючи фонони (розігрів). Коли Е_к>Е­_в він може вибити атом з вузла міжвузілля, таким чином генеруючи зразу два дефекти: вакансію і міжвузільний атом. 4) Розпилення. Коли іон зразу преедає поверхневому атому велику енергію і імпульс направлений від поверхні, то активно протікає розпилення шарів. Дефектоутворення обов’язково супутній процес при імплантації. При введені іона на його шляху постійно виникають різні дефекти. Винекнення первинного дефекта може супроводжуватися каскадним винекненням вторинних дефектів. Велике значення має співвідношення маси іонів і каналів гратки: 1) Легкі іони – маса іона менше ніж маса атомів. Вцьому випадку виникають група дефектів грушевидної форми. 2) Важкі іони – маса іона більше ніж маса атомів. Яйцевидна форма