полікристалічний кремній
Назва роботи: Полікристалічний кремній. Застосування, властивості, отримання
Предметна область: Хімія та фармакологія
Опис: Застосування полікристалічного кремнію Полікристалічний кремній досить поширений матеріал в технології напівпровідникових приладів і інтегральних схем. Можливість отримання полікристалічного кремнію з електричним опором відрізняється на декілька порядків а також простота технології привели до того що він використовується в технології інтегральних схем з одного боку в якості високоомного матеріалу затворів навантажувальних резисторів а з іншого як низкоомного матеріалу межсоединений. Переваги розведення на основі.
Розмір файлу: 26.53 KB
Роботу скачали: 141 чол.
Полікристалічний кремній. Застосування, властивості, одержання.
Застосування полікристалічного кремнію
Полікристалічний кремній досить поширений матеріал в технології напівпровідникових приладів і інтегральних схем. Можливість отримання полікристалічного кремнію з електричним опором, який вирізняється на кілька порядків, а також простота технології привели до того, що він використовується в технології інтегральних схем з одного боку в якості високоомного матеріалу затворів, навантажувальних резисторів, а з іншого як низкоомного матеріалу межсоединений. В останньому випадку полікристалічний кремній використовується в якості першого рівня розводки в багаторівневих інтегральних схемах. Переваги розведення на основі полікристалічного кремнію полягають в більшій термостійкості в порівнянні з металами. Це дозволяє використовувати в подальшому багато високотемпературні операції, необхідні при виробництві інтегральних схем.
У виробництві інтегральних схем плівки легованого бором, фосфором, миш'яком, сурмою полікристалічного кремнію використовуються в якості затворів польових транзисторів, емітерів біполярних транзисторів, омических контактів до дрібно залягає дифузійним областям, в різних самосовмещённих біполярних транзисторів, обкладок конденсатора і межсоединений. У субмикронной КМОП технології в якості затворів польових транзисторів використовується структура, звана поліцід і складається з послідовності шарів полікремнію і силіциду тугоплавкого металу. Плівки нелегованого полікристалічного кремнію застосовуються в якості навантажувальних опорів в статичних, оперативних, запам'ятовуючих пристроях, в структурах мікроелектромеханічних пристроїв.
До теперішнього часу біполярні транзистори на основі полікристалічного кремнію сформувати не вдалося, проте в біполярної технології емітер може виготовлятися з полікристалічного кремнію. Переваги таких емітерів полягають у високому коефіцієнті інжекції в носії. Тонкоплівкові польові транзистори на основі плівок полікристалічного кремнію використовуються для виготовлення керуючих матриць в рідкокристалічних екранах. Рухливість носіїв в таких транзисторах на два порядки вище, ніж в тонкоплівкових польових транзисторах на основі аморфного кремнію, що дозволяє збільшити швидкодію, яскравість дисплея і зменшити споживану потужність.
Сильнолегованих полікристалічний кремній застосовується в якості дифузійних джерел домішки при створенні мелкозалегающіх p-n переходів для забезпечення невипрямляющімі контактів до монокристалічного кремнію. Структура КСДІ (кремній з діелектричної ізоляцією) полікристалічний кремній відіграє роль несучої підкладки для монокристалічних кишень.
Часто для ізоляції елементів інтегральних схем використовують V-подібні канавки. Для отримання більш гладкої поверхні канавки після окислення заповнюють полікристалічним кремнієм. Полікристалічний кремній є основним матеріалом в сонячній енергетиці.
Властивості полікристалічного кремнію
Атомна структура напівпровідникових матеріалів і зокрема кремнію може відрізнятися дуже сильно від строго впорядкованого розташування атомів в монокристалах до разупорядоченності аморфного стану. Полікристалічний кремній в цьому ряду займає проміжне місце. У напівпровідниковому кремнії існує внутріфазная межа, під якими розуміють області контакту, різноорієнтованих кристалічних решіток однієї і тієї ж фази. Якщо кути разориентация відносно не великі (менше), то межі називається малокутових або субграніцамі, а колективні ними області субзёрнамі. Малокутових кордону формуються так званими стінками дислокацій. При цьому дислокації розташовуються один під одним. Це пов'язано з тим, що система однойменних дислокацій в паралельних площинах ковзання найбільш стійка, коли дислокації розташовуються один під одним.
Під мікроскопом субграніца виглядає як ланцюжок ямок травлення, рівновіддалених один від одного. Чим менше кут разориентация тим менше щільність дислокації і менше щільність ямок травлення.
При великих кутах разориентация кордону називаються більше кутовими, а колективна ними область матеріалу # 150; кристаллитами або зернами. Матеріал, що містить такі кордону є полікристалічним. Більше кутові кордону також мають дислокаційну природу. Хімічні та фізичні властивості полікристалічного кремнію в значній мірі залежать від структури типу і розміру зерен, які в свою чергу сильно залежать від технології отримання матеріалу.
Висока чутливість властивостей полікристалічного кремнію до зміни технологічних параметрів з одного боку дозволяє в широких межах змінювати властивості матеріалу, а з іншого ускладнює отримання матеріалу з відтвореними властивостями. Отримання стабільних і необхідних властивостей полікристалічного кремнію ускладнюється саме наявністю межзеренное кордонів. Межзеренное межа являє собою регулярне безліч дислокацій, що призводить до локальних спотворень решітки поблизу поверхні розділу всередині полікристала. Такі локальні спотворення призводять до утворення обірваних зв'язків атомів. Стан на межзеренное межах можуть діяти в якості ловушечних центрів, а також центрів рекомбінації і розсіювання. Саме через сильну рекомбінації носіїв заряду на межах зерен до теперішнього часу не реалізовані біполярні транзистори на основі полікристалічного кремнію.
Підвищений розсіювання носіїв на кордонах знижує їх рухливість, що обмежує швидкодію тонкоплівкових транзисторів. Захоплення рухливих носіїв на станах на межзеренное межах призводить до виникнення потенційного бар'єру на кордонах зерен, при цьому зміна концентрації носіїв в прикордонному шарі призводить до утворення області просторового заряду не компенсуються донорів або акцепторів в разі матеріалу n або p-типу відповідно. Наслідком цієї є викривлення зон. Зонна діаграма для полікремнію n-типу має наступний вигляд. # 150; середній розмір зерна.
Наявність потенційного бар'єру на межзеренное є причиною експоненційної температурної залежності електропровідності полікристалічного кремнію, оскільки внесок в провідність вносять тільки ті електрони, які в змозі подолати потенційний бар'єр на кордоні зерен.
Отримання тонких плівок полікристалічного кремнію
Властивості полікристалічного кремнію сильно залежать від типу використовуваного реактора. При груповий обробки пластин використовується хімічне осадження з газової фази в реакторі з гарячими стінками при зниженому тиску. Схема реактора має такий вигляд.
- кварцовий реактор
- нагрівач
- Підкладка-тримач
- підкладки
Процес проводиться при температурах. використовується суміш моносілана з воднем при тиску 0,1-0,3 мм ртутного стовпа. Типова швидкість осадження 1-5.
Полікристалічний кремній може бути легирован шляхом дифузії, іонної імплантації або введення легуючих добавок в газову суміш під час осадження плівок. В останньому випадку легування здійснюється за рахунок додавання в реактивну суміш фосфіну. арсину для отримання полікристалічного кремнію n-типу і диборана для отримання полікристалічного кремнію p-типу.
При підвищенні температури осадження вище важливішу роль починає грати хімічні процеси не на поверхні підкладки, а газової фазі, що призводить до утворення пухкого безладно осаждающегося шару. При температурах нижче осідає шар аморфного кремнію. Плівки полікристалічного кремнію, обложені методом хімічного осадження з газової фази мають характерну шорстку поверхню, що створює проблеми при проведенні наступних технологічних операцій виготовлення інтегральних схем. Шорсткість поверхонь кремнієвих шарів може привести до зниження пробивних напруг і підвищення тунельних струмів транзисторів. Крім того при формуванні плаваючих затворів, наприклад в осередках флеш-пам'яті важливо забезпечити можливість вирощування на поверхні плівки полікристалічного кремнію шарів діоксиду кремнію з високими пробивним напругою і низькими струмами витоку. Оскільки це визначає час зберігання заряду на плаваючому затворі. Для цих цілей, як правило, використовують леговані в процесі росту плівки аморфного кремнію, піддані далі кристалізації при більш високій температурі.
Такі шари мають в порівнянні з обложеними плівками полікристалічного кремнію більш досконалу структуру і гладку поверхню, що забезпечує і більш досконалу кордон розділу полікристалічний кремній - діоксид кремнію. Поверхневі опору полікристалічного кремнію може бути змінено на кілька порядків за допомогою іонної імплантації. Це дозволяє використовувати цей матеріал для створення високоомних резисторів в статичних ОЗУ замість транзисторів, що працюють в режимі збіднення і грають роль навантаження. Це дозволяє зменшити рассеиваемую потужність елементів в статичному режимі.
А також інші роботи, які можуть Вас зацікавити
Їх поняття і місце серед інших правових актів. Форма і структура правозастосовних актів. Правозастосовний акт один з видів правових актів. Призначення актів застосування права випливає з їх назви вони покликані застосовувати юридичні норми до відповідних осіб але ні в якому разі не створювати нові норми і не змінювати або доповнювати старі; це не їхня функція.
Тлумачення права тлумачення правових норм найважливіша умова їх правильного розуміння і застосування. Тлумачення найстаріший правовий інститут. В даному випадку під тлумаченням розуміється з'ясування точного сенсу змісту тлумачиться правової норми. При цьому тлумачення додаючи нове знання про норму ні в якій мірі не змінює і не замінює її; тим більше не створює нової.