Получение сверхчистых материалов для микроэлектроники

Получение сверхчистыхматериалов для микроэлектроники

План

Введение.

1. Получение полупроводников

2. Анализ исследований

3. Применение полупроводников.

Список литературы

Введение.

При развитиитехники требования к свойствам материалов постоянно растут, причём иногданеобходимо получить труднореализуемые либо даже несовместимые сочетания свойств . Это и порождает многообразие материалов. Возникают новыеклассы сложных комбинированных материалов. Материалы становятся всё болееспециализированные.

Многиео используемые в настоящее время материалы созданы врезультате исследований, основанных на экспериментально найденныхзакономерностях. К таким материалам, используемым в микроэлектронике относится, германий, ещё недавно не находивший применения в технике. Стал одним изважнейших материалов, обеспечивающих развитие современной техники на одной изважнейших передовых позиций — техники полупроводниковых диодов и триодов.

Германий сталиприменять, когда его удалось практически нацело очистить от примесей. Вполупроводниковой технике, важнейший и пока практически единственно областиприменения, германий почти исключителен в виде монокристаллических слитковультравысокой чистоты, содержание примесей в таком германии составляет тольконесколько миллионных долей процента. Германий является рассеянным элементом иполучается в основном из отходов других производств. В последнее время одним изважнейших источников получения германия США и Англии становиться каменныйуголь. Разработан ряд технологических схем получения германия из этогоисточника.

В настоящеевремя достаточно надежно разработана техника получения монокристаллов германиявысокой чистоты, которая обеспечивает выпуск монокристаллического германия впромышленном масштабе.

Низкоесодержание примесей (порядка 10 — 10%) резко изменяют электрическиехарактеристики германия. Будучи намерено вводимы вочищенный германий резко изменяют электрические свойства германия вблагоприятном направлении, улучшая его эксплуатационные характеристики.

Поэтомупараллельно с очисткой германия, возникли важнейшие проблемы легированиягермания ничтожно малым количеством примесей, контроля этих примесей, иизучения их взаимодействия между собой и с германием, изменением свойствгермания в зависимости от состава и т. п. Важнейшее место в этих исследованияхдолжно занять изучение процессов диффузии примесей германия, вопросов изменениясвойств германия в зависимости от степени совершенства монокристалла, оттеплового воздействия и т. д.

1. Получениеполупроводников.

Первоначальнов микроэлектронике использовался кремний . В природекремний в основном встречается в виде оксида кремния (IV) SiO2 (песок, кварц), а также в виде силикатов. Схема получения силикатов представлена на рисунке1.

Рисунок 1.

Также неободим в микроэлектронике и германий. Эти два полуприводника почти в равной степени используются вмикроэлектронике.

Общим методомполучения кремния и германия высокой степени чистоты является метод зоннойплавки. Этот метод (схема метода зонной плавк приведена на рисунке № 2)

Рисунок 2.

1 — Загрязнённые кристаллы вцилиндрической трубке

2 — Плавление кристаллов (нагреватель — раскалённая спираль)

3 — Трубка медленно движетсяотносительно спирали

4 — Вещество кристаллизуетсяпосле прохождения зоны нагревания

5 — Примеси болеерастворимы в расплаве и концентрируются в расплавленной зоне

Методомосаждения ионов данного металлоида на катоде в расплаве так же можно получить оченьчистые материалы (но этот метод по своей сути оченьпохож на зонную плавку). В основном это расплавы сульфатов германия и оксидовкремния. Кстати впервые этот метод был использован при получении алюминия вдевятнадцатом веке, что привело к колоссальному падению цен на этот металл, который до этого был ценнее золота.

2. Анализ исследований

Сейчаспроблема получения полупроводников высокой чистоты, менее актуальначем раньше, т.к. технологии получения уже относительно давно отработаны и стоятна должном уровне. Ну, а сейчас, ученые занимаются изучением оксидных плёнок иих возможным применением в микроэлектронике и электронике в целом.

Главнойзадачей полупроводников является их нагревание во время работы. Отмечено, чтоосновной причиной, приводящей к деградации монокристаллов Siпосле нагрева, являются структурные преобразования, связанные с частичнымпревращением алмазоподобногоSiв кремний со структурой белого олова. Причиной этих превращений, наблюдаемыхпри высоких давлениях, является возникновение многочисленных очаговконцентрации напряжений вследствие анизотропии теплового расширения различноориентированных микрообъемов кристалла. В этих очагах возможно достижениевысоких давлений, необходимых для указанного фазового перехода. Высказаносоображение, что предотвращение процесса структурных превращений, приводящих кдеградации электрофизических свойств Si, возможнопутем легирования его переходными либо редкоземельными металлами, повышающимиэнергию межатомного взаимодействия и за счет этого уменьшающими коэффициенттермического расширения. Выбор легирующих добавок обоснован расчетами энергиисвязи и зарядовой плотности на основе системы неполяризованных ионных радиусов.

Для полученияполупроводников с электронной проводимостью (n — типа) с изменяющейся в широких пределах концентрациейэлектронов проводимости используют донорные примеси, образующие «мелкие» энергетические уровни в запрещённой зоне вблизи дна зоныпроводимости. Для получения полупроводников с дырочной проводимостью (P — типа) вводятся акцепторные примеси, образующие уровнивблизи потолка валентной зоны.

3. Применениеполупроводников.

Восновном полупроводники распространены в компьютерных микросхемах и чипах. Именно эта область микроэлектроники требует наибольшего количества кремния игермания, причем очень высокой чистоты. В данной отрасли микроэлектроники нарядус сверхчистыми кремнием и германием, всё больше ибольше применяются сверхпроводящие материалы. Описанные выше методы, служатбазой для современных разработок в данной области.

Список литературы

1. Физическая энциклопедия — 1990издательство «Советская энциклопедия »

2. Германий — 1985 Издательствоиностранной литературы, Москва (сборник переводов).

3. Материалы высокой чистоты -1978 Издательство «Наука «

4. Журнал «Физика и техникаполупроводников «- 1997 — 8

5. Проблемы современной электроники- 1996 — Сергеев А. С.

6. Начала современной химии -1989- Рэмсден Э.Н. издательство «Ленинград «Химия» «

7. Радиолюбитель — 1998−4

8. Современные достижения вмикроэлектронике — 1998 — издательство «РФСком «