Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки.
Химия

Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки.


Завантажити реферат: Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки

Вступ.

Вимоги до властивостей матеріалів з розвитком техніки безперервно зростають, причому часом необхідно отримати труднореализуемые і навіть несумісні поєднання якостей . Це і породжує різноманітність матеріалів. Виникають нові класи складних комбінованих матеріалів. Матеріали стають все більш спеціалізованими.

Більшість матеріалів, що використовуються в даний час, створено в результаті досліджень, заснованих на експериментально знайдених закономірностях.

До таких матеріалів, що використовуються в мікроелектроніці, відноситься германій, який ще недавно не знаходив застосування в техніці. Став одним із найважливіших матеріалів, що забезпечують розвиток сучасної техніки на одній з найважливіших передових позицій – техніки напівпровідникових діодів та тріодів.

Застосування германію стало можливим, коли його вдалося практично повністю очистити від домішок. У напівпровідниковій техніці, найважливіший і поки що практично єдино сфери застосування, германій майже винятковий у вигляді монокристалічних злитків ультрависокої чистоти, вміст домішок у такій германії становить лише кілька мільйонних часток відсотка.

Німеччина є розсіяним елементом і виходить переважно з відходів інших виробництв. Останнім часом одним із найважливіших джерел отримання германію США та Англії ставати кам’яне вугілля. Розроблено низку технологічних схем отримання германію з цього джерела.

Техніка отримання монокристалів германію високої чистоти розроблена в даний час досить надійно та забезпечує випуск монокристалічного германію у промисловому масштабі.

Незначний вміст домішок (порядку 10 – 10 %) різко змінюють електричні властивості германію. Будучи має намір вводитися в очищений германій, різко змінюють електричні властивості германію у сприятливому напрямку, покращуючи його експлуатаційні характеристики.

У зв’язку з цим, поряд з очищенням германію, виникли найважливіші проблеми легування германію мізерно малою кількістю домішок, контролю цих домішок, вивчення їх взаємодії між собою і з германієм, зміною властивостей германію в залежності від складу і т.п. Найважливіше місце у цих дослідженнях має зайняти вивчення процесів дифузії домішок германію, питань зміни властивостей германію залежно від ступеня досконалості монокристалу, теплового впливу тощо.

Отримання напівпровідників

Історично так склалося, що першим батьком мікроелектороніки є кремній. У природі кремній переважно зустрічається у вигляді оксиду кремнію (IV) SiO2 (пісок, кварц), а також у вигляді силікатів. Схема отримання силікатів представлена ​​малюнку 1.

Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки.

Малюнок 1.

Не менш необхідний в мікроелектроніці та германій. Ці два напівпривідники майже однаково використовуються в мікроелектроніці.

Загальним методом отримання кремнію та германію високого ступеня чистоти є метод зонної плавки. Цей метод (схема методу зонної плавки наведена на малюнку №2)

Отримання надчистих матеріалів для мікроелектроніки.

Малюнок 2.

1 – Забруднені кристали в циліндричній трубці

2 – Плавлення кристалів (нагрівач – розпечена спіраль)

3 – Трубка повільно рухається щодо спіралі

4 – Речовина кристалізується після проходження зони нагрівання.

5 – Домішки більш розчинні у розплаві та концентруються у розплавленій зоні

Так само дуже чисті матеріали можна отримати методом осадження іонів даного металоїду на катоді в розплаві (але цей метод по суті дуже схожий на зонну плавку). В основному це розплави сульфатів германію та оксидів кремнію. До речі вперше цей метод був використаний при отриманні алюмінію в дев’ятнадцятому столітті, що призвело до колосального падіння цін на цей метал, який до цього був ціннішим за золото.

В даний час…

В даний час проблема отримання напівпровідників високої чистоти, менш актуальна ніж раніше, т.к. технології отримання вже відносно давно відпрацьовані та стоять на належному рівні. Ну а зараз, вчені займаються вивченням оксидних плівок та їх можливим застосуванням у мікроелектроніці та електроніці загалом.

Основною проблемою напівпровідників є їхнє нагрівання під час роботи. Зазначено, що основною причиною, що призводить до деградації монокристалів Si після нагрівання, є структурні перетворення, пов’язані з частковим перетворенням алмазоподібного Si кремній зі структурою білого олова. Причиною цих перетворень, що спостерігаються при високих тисках, є виникнення численних вогнищ концентрації напруги внаслідок анізотропії теплового розширення по-різному орієнтованих мікрооб’ємів кристала. У цих осередках можливе досягнення високих тисків, необхідні зазначеного фазового переходу. Висловлено міркування, що запобігання процесу структурних перетворень, що призводять до деградації електрофізичних властивостей Si, можливе шляхом легування його перехідними або рідкісноземельними металами, що підвищують енергію міжатомної взаємодії та за рахунок цього зменшують коефіцієнт термічного розширення. Вибір легуючих добавок обґрунтований розрахунками енергії зв’язку та зарядової густини на основі системи неполяризованих іонних радіусів.

Для отримання напівпровідників з електронною провідністю ( n — типу ) з концентрацією електронів провідності, що змінюється в широких межах, використовують донорні домішки, що утворюють «дрібні» енергетичні рівні в забороненій зоні поблизу дна зони провідності. Для отримання напівпровідників з дірковою провідністю (P – типу) вводяться акцепторні домішки, що утворюють рівні поблизу стелі валентної зони.

Розповсюдження.

Основне поширення напівпровідники набули в комп’ютерних мікросхемах та чіпах. Саме ця область мікроелектроніки потребує найбільшої кількості кремнію та германію, причому дуже високої чистоти. У цій галузі мікроелектроніки поряд із надчистими кремнієм та германієм, все більше і більше застосовуються надпровідні матеріали.

Описані вище способи, є базою для сучасних розробок у цій галузі.

Список використаної літератури:

1. Фізична енциклопедія — 1990 видавництво «Радянська енциклопедія» Німеччина — 1985

2. Видавництво іноземної літератури, Москва (збірник перекладів). Матеріали високої чистоти – 1978

3. Видавництво «Наука»

4. Журнал «Фізика та техніка напівпровідників» — 1997 — 8

5. Проблеми сучасної електроніки — 1996 — Сергєєв А. С.

6. Початки сучасної хімії — 1989-Ремсден Е.М. видавництво «Ленінград «Хімія»»

7. Радіоаматор – 1998-4

8. Сучасні досягнення в мікроелектроніці — 1998 — видавництво «РФСком»

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *