Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
"4 mm.sim.ust. tigelsiz zonaviy suyultirish usulida nazorat sterjenini tozalash yo'li bilan teksliiriladi. Suyulgan zonaning 3 mm|mm tezlikda 15 marta takroran o4ishidan so‘ng kremniydan bor (B) dan boshqa deyarli hamma donor va akseptor kirishmalar chiqarib tashlanadi, bor (B) qoladi. Bunday tozalashdan keyingi kremniy solishtirma qarshiligini bor (B) bo'yicha solishtirma qarshilik deyiladi. Polikristall kremniy sterjenlarda donorlar miqdorini nazorat qilish vakuumda, suyulgan zonaning siljish tezligi 3 m m /m in bo'lgan holda, bir marlali zonaviy suyultirish usuli bilan amalga oshiriladi. Polikristall kremniy yuqori darajada toza bo'lishi uchun uning tozalik darajasi bor (B) bo'yicha 5000 Om-sm. dan kam va donorlar bo'yicha 250 Om-sm dan ortiq bolmasligi, steijenlar sirtida xloridlar bo'lmasligi, sterjenning singan yoki kesilgan joyida oksidlangan halqalar bolmasligi kerak. 96 Polikristall kremniy sterjenlari bir xil massali bo laklar ko‘rinishida berilishi mumkin. U eng kichik massasi 50 g bo‘lgan bo laklar ko^n ish ida ham berilishi mumkin. 6.4.2. lYlonosilandan kremniy polikristallarini olish Eng toza kristall kremniyni monosilan SiH4ni termik qizdirib parcha- lash usuli yordamida tayyorlash mumkin. Olingan mahsulot bor (B) bo‘yicha 80000 O m sm gacha va donorlar bo‘yicha 5000 Om-sm gacha solishtirma qarshilikka ega boiadi. Bu usulning texnologik sxemasi 11.29- rasmda tasvirlangan. Suyuq am miak ~ T ~ -550°C magniy silisidi sintezi Magniy silisidi — » l r - -3 0 °C silan ajralishi | Navshadil ~ | Rektifikasiya -130°C f Tozalangan silan 1000°C silanni parchalanishi _ L b Polikristall kremniy iayoqchalari d < 1 00 mm Taglik sim d —5mm vodorod 11.29 —rasm. Silanni termik usul bilan parchalab kremniy olishning texnoloaik tartibi. Gorizontal elektropcchlarda tcxnik kremniyni (asosiy modda>98%) va magniyni (asosiy modda> 98%) 550°C da sintez qilinadi: 2M g+Si=M g 2 Si, (11.42) so'ngra Mg2Si ni xlorli ammoniy bilan parchalanadi: Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+2MgCl+4NH3 (11.43) 97 Parchalanishni — 30°C da suyuq ammiak N H 3 muhitda olkaziladi. Bu jarayonda kremniy undan eng qiyin chiqariladigan bor (B) dan tozalanadi. Bor (B) silandan oson ajraladigan bor-ammiak birikmasi tarkibida mahkam boglanib qoladi. Silanni tozalash -130°C da olkaziladigan past temperaturali rektifikatsiya usulida davom ettiriladi. Olingan rektifikat (toza modda)da massa bo'yicha bor (В) 3.10 *6 va fosfor 1,1*10_7% dan kam boiadi. Boshqa kirishmalar yana ham kam miqdorda boladikim , ular sezilmaydi. Monosilan (SiH4)ni reaktorlarda 1000°C da parchalanadi: SiH 4 = S i+ 2 H 2 . Bunday reaktorlarning tuzilishi II.27-rasmdagidan asosan farq qilmaydi. Reaksiya natijasida ajralgan yuqori darajada toza vodoroddan yana foydalaniladi, toza polikristall kremniy esa monokristallar o^tirishda, bevosita uning o‘zidan asboblar ishlab chiqarishda qo‘llanadi. 6.4.3. Germaniy polikristallarini olish Germaniy xomashyoda oksidlangan yoki elementar shaklda boiishi mumkin. Turli konsentratlar tarkibida germaniy G e 0 2 yoki M gGe 0 3 xilidagi geimanatlar ko^inishida mavjud boiadi. Germaniyning konsen- tratlardagi miqdori (massa bocyicha) 5 dan 60% gacha, asosiy kirishma— arsenik 6,5% ni tashkil qiladi. Polikristall germaniy olish texnologiyasining birinchi amali xomashyodagi germaniyni GeCl 4 tetraxloridga olkazish boiadi: Ge+2C1 2 —GeCl 4 (11.44) Iki jarayon gralit qoplangan reaktorda 300-400°C da bajariladi. Tetroxlorid mahsuli 95% atrofida. Olingan germaniy tetraxloridini kondensatorda kondensirlanib, so‘ng yig‘uvchi idishga o ‘tadi. Xomashyodagi oksid va elementar shakldagi germaniyni eritmada xlorlab tetraxloridga olkaziladi: G e 0 2 +4H C l=G eC l 4 +2H 2 0 ; (11.45) M gG e0 3 +6H C l=G eC l 4 +M gCl 2 +3H20 (11.46) Arsenikning germaniydan qiyin ajralib ketadigan uchuvchan trixloridi AsCI 3 asosiy kirishmasini ushbu reaksiya bilan uchmaydigan H 2 A s0 4 arsenik kislotasiga aylantiriladi: 98 A ia 3 + 4 H 2 0 + C l 2 =H2As0 4 +5HCl (11.47) Ba’zan reaktoiga xlor 0 ‘miga pirolyuzit M n 0 2 yoki vodorod peroksidi H 2 0 2 kiritiladi: 4H C l+ M n0 2 =M nCl 2 +2H 2 0 + C l 2 (II.48) 2HC1+H 2 0 2 =2H 2 0+C1 2 (11.49) Reaktorda xloming bo‘lishligi konsentratdagi elementar germaniy erishiga yordamlashadi. Butun oksidlangan germaniyni tetraxloridga o‘tkazgandan so‘ng eritmadagi xlorid kislota zichligi 270 g /l gacha kamaytiriladi va ikJolamchi xomashyo solinadi. Uning miqdori massa bo‘yicha ~15%. Shundan keyin reaktoiga xlorli temir kiritiladi Ge+4FeCl3=GeCl4+4FeCl 2 (11.50) reaksiya bo‘yicha (xomashyodagi!) elementar germaniy tetraxloridga o'tkaziladi Bu jarayon tugagach, eritmadan tetiaxlorid chiqarib olinadi. Buning uchun reaktorni 83°C dan (GeCl 4 qaynaydigan temperaturadan) yuqorigacha qizdiriladi. Eng yuqori temperatura 110°C. Tetiaxlorid bug‘lari suyultirilib idishga quyuladi. Ushbu dis till ats ion jarayonda germaniy tetraxloridi ko‘p kirishmalardan tozalanadi. Bunda arsenik trixloiidi AsCl3ni tozalash muhim, chunki u o ‘z xossalari bo'yicha GeCl 4 ga yaqin va uni ajratib olish qiyin. Ekstraksiya usuli bilan tozalash GeCl 4 da arsenik miqdorini massa bo'yicha 5T0_4% gacha kamaytirish imkonini beradi. Tozalangan germaniy tetraxloridi GeCl4ni rekliiikatsion kolonna kubiga kiritiladi. Odatda reaktifikatsiya jarayonini bir necha kolonnalarda bajariladi Bu yerda hosil boTgan germaniy tetraxloridi buglari sovitgichda kondensatsiyalanadi. Kondensatni dexloratorda xlordan ajratiladi va gidroliz jarayoniga yuboriladi. Germaniy tetraxloridi gidrolizini aralashtirgichli ftoroplast reaktorda o'tkaziladi. GeCl 4 :H 2 0 = l:7 hajmiy nisbatda, bu G e 0 2ning eruvchanligi eng kichik boclishligini ta’minlaydi. Gidrolizda issiqlik ajraladi, shuning uchun reaktor devorlarini oqar suv bilan sovitib turiladi, G e 0 2 mahsuloti ortadi. Gidrolizdan keyin olinadigan G e 0 2 sinchiklab aralashtiriladi va konteynerlarga joylanadi. Bu oksid tozaligiga kremniydagiga o‘xshash talablar qo'yiladi. 99 Polikristall germaniy olish uchun G e 0 2ni gralit qayiqchalaiga solinadi, qayiqchalami naylar ko'rinishidagi elektropech orqali 3 inm/min tezlikda siljitiladi. Pech bo'ylab ikkita temperatura zonasi bo'ladi. Birinchisida (650°C- 7l()°C) germaniyning tiklanish jarayoni kechadi, u ikki bosqichdan iborat: G e 0 2 + H 2 = G e 0 + H 2 0 , G e о + H 2—G e + H 2 О G e 0 2 +2H 2 = G e+ 2H 20 (11.51) Ikkinchi zonada (1000°C atrolida) tiklangan germaniy zarralari yopishishib germaniy suyulmasi hosil qiladi, u esa pechdan chiqayotib kristallanadi (II.30-rasm). Ba’zan tiklash pechiga yana bir zonani (temperaturasi 1000 dan 900 gacha) qo'shiladi. Bu zonadan olganda suyulma yo'nalishli kristallanadi. Germaniyning polikristall quymalarini Brijmen gorizontal usuli bilan tozalashda yaxshi natijalarga erishiladi. Bunda gennaniyli qayiqehani tiklash pechidan chiqarilgandan so'ng uni alohida maxsus pechga joylanadi va tozalash bajariladi. Polikristall germaniyni tozalash gorizontal zonaviy suyultirish usulida davom ettiriladi, bunda zonada suyulmani yuqori chastotali toklar bilan qizdiriladigan ko'p nayli qurilrnalar qo'llanadi. Yuqori darajada toza polikristall germaniy olishning asosiy sharti barcha bosqichlarda eng katta tozalikni ta’minlashdir. Gralitdan yasalgan qayiqchalarning tozaligiga a’lohida e’tibor berish kerak. Ulami juda zich va juda toza grafitdan tayyorlanadi, so‘ng 1000°C dan yuqorida xlor oqimida chiniqtiriladi. Ishga solishdan oldin qayiqchalarda bir necha yuvuvchi suyultirishlar 0 ‘tkaziladi. Shuning uchun uzoq foydalanishda boigan qayiqchalar eng Vaqt, soat 11.^0 —rasm. Germaniy (II) oksidini tiklash jarayonining tejnperaturaviy — vaqtiy maromi (rejimi): I — lartib chiqarish boshlanishi; II — liklasli; III —suyultirish; IV — tartib chiqarish oxiri. 100 katta tozalikka ega bo‘ladi. Gorizontal zonaviy suyultirish usulida tozalangan polikristall ger maniy 18°C da 52 Om sm , 19°C da 51 O m sm va 20 °C da 50 Om-sm solishtirma qarshilikka ega boiishi kerak. Nazorat monokristallida hara- katchanlik ham tekshiriladi, u 77 К da 25000 sm 2 /V-s dan kam b o ^ a s lig i kerak. 6.4.4. Galliy arsenidi kristallarini olish Yarimolkazgich birikmalarni sintez qilishning eng sodda usuli tarkiblovchilarni birga suyultirishdir. Bunday sintezni olkazadigan apparatning sxemasi II.17-rasmda ko^atilgan. Galliy arsenidini sintezlash jarayonini olkazish tartibi quyidagicha: kvais tigel tubiga dastlab maydalangan arsenik (bolak o icham i 3 mm), uning ustiga galliy, keyin esa bor angidridi joylanadi Arsenik va galliy 1:1 nisbatda (atomlar soni bo‘yicha) olinadi, flyus — bor angidridini 25 ml chamasida suyulma hosil qilish uchun zarur miqdorda olinadi Tigelni grafit taglikka joylanadi. Taglik yuqori bosim kamerasida joylashgan, kamemni zichlantiriladi, unda vakiium hosil qilinadi, keyin inert gaz (azot, argon) bilan 60 at bosim ostida toldiriladi. Bu amallar bajarilgandan keyin tigehii kolaradigan mexanizm ishga tushiriladi va tigelni sekin (uning yuqorigi qismini 850°C gacha qizdira oladigan) induktor pechga kiritiladi. Oldin galliy, keyin flyus suyuladi. 817°C atrolidagi temperaturaga erishilganda arsenik ham suyuladi va sintez reaksiyasi boshlanadi. Bu reaksiyada ancha issiqlik ajraladi, bu tigeldagi suyulma temperaturasini galliy arsenidi suyulish temperaturasidan birmuncha yuqori qiladi. Sintez jarayoni tugallangandan solig suyulma temperaturasi pasaya boshlaydi. Induktorning quw atini oshirib, 1 soat davomida temperaturani 1240°C atrofida saqlab turiladi, bu suyulmaning bir jinsliligini oshirish uchun zarur. Keyin temperaturani sekin pasaytira borib suyulmani kristallanadi. Ravshanki, olingan bu birikma polikristaflning tozaligi dastlabki tarkiblovchilar tozaligi bilan aniqlanadi. Galliy va aisenikning mavjud namunalari (markalari) tozaligi uncha yuqori emas. Shuning uchun galliy arsenidi va indiy arsenidining toza 101 IL31-rasm. Parchalanib keta oladigan yarimo'tkazgich birikmalarni flyus orqali sintezlash qurilmasi chizmasi: i-avtoklav; 2-uchuvchan tarkiblovchi (As, P) isitgichi; 5-shtok; 4-monokrislal xamirturush; 5-flyus; 6,8-uchmovchan tarkiblovchi (In, Ga); 7~termojuftlar; 9-kvars reaktor; 70-tigelning grafit tagligi; //-yuqori chastotali induktor; /2-grafit ekranlar; 13-t igelning g'ovak tubi; /4-pirouglerod bilan jipslangan grafitli reaktor; 75-suyulma isitgichi; 16-ko'rish shishasi. polikristall quymalarini olish uchun ko‘proq Brijmen gorizontal usuli qollanadi. Bu jarayonni vakuumli va kavsharlangan kvars ampulalarda o‘tkaziladi. Ampulaning bir uchida galliy solingan kvars qayiqcha, ikkinchi uchida — arsenikli qayiqcha joylanadi. Tegishlicha bosim va temperatura sharoiti o ‘rnatiladi. Ushbu usul qurilmasi ning pechlar qismi bir necha pechlardan iborat bo*lib, ampula bo'yicha kerakli temperatura taqsimotini hosil qilib beradi. Galliy-arsenik suyulmali qayiqcha boVicha kristallanish fronti siljib borishi pechlar qismini harakatsiz ampulaga nisbatan ko‘chirish y o li bilan amalga oshiriladi. Ko‘rilgan usul bilan sin.tezla.ngan galliy arsenidi poiikristaM a erkin elektronlar zichligi 2 - 1016 s n r 3 dan katta emas, ularning harakatchanligi 4200 sm 2 /V-s dan kam emas. Keying! davrda galliy arsenidini sintezlash jarayonini Choxralskiy usuli bilan birgalikda olib borish rivojlandi. Bu - oxirgi mahsulot — monokristallning tozaligini muhirn darajada oshirdi va ishlab chiqarishni arzonlashtirdi. Bunday qurilma sxemasi 11.31-rasmda tasvirlangan. Jarayon quyidagicha amalga oshadi. Tigelga metall galliy va flyus - bor angidrid joylanadi. Arsenikli ampula tubi sindiriladi va keyin uni 325°C gacha 102 qizdiriladi. Bunda galliy suyuladi. Qurilma kamerasida 1G ~3 mm sim.ust.gacha vakuum hosil qilinadi va keyin uni 1 at bosimgacha azot bilan toldiriladi, so‘ngra og‘ma nayni tigeldagi galliy suyulmasiga tushuriladi. Tigeldagi temperaturani 1240°C gacha yetkaziladi, bunda flyus suyuladi va tigeldagi suyulgan galliy sirtini qoplaydi. Soligra, arsenikii ampula joylashgan pechning temperaturasini tadrijan 580°C — 630°C gacha oshirib boriladi. Kameradagi azotning issiqlik harakati evaziga bosimi 1,3-1,5 at. gacha ortadi va butun jarayon davomida shu sathda tutib turiladi. Sintez tugagach, ampula bilan birga nayni suyulmadan kolarib olinadi va chetlantiriladi. Keyin oddiy usullarda monokristall o‘stiraverish mumkin boiadi. GaAs, InAs yollari ham bor. 6.4.5. Indiy va galliy fosfidlarini olish Polikristall galliy fosfidini sintez qilishda ikki usul eng ko‘p tarqalgan. Birinchi usul — gorizontal (zonaviy suyultirish yoli bilan sintezlash, u galliy va qizil fosfor solingan grafit konteyner joylashgan, vakuum hosil qilingan va kavsharlangan reaktorda oikaziladi. Reaktorni ikki fon elektropechidan va ular orasida joylashgan yuqori chastotali induktordan iborat pechlar blokiga joylanadi. Fon pechlari qizil fosforni uning reaktorda talab qilingan buglari bosimi hosil boiadigan temperaturagacha qizdiradi. Fosfor bugl reaktor devorida olirib olmasin uchun devorlar 103 larni sintezlashning boshqa 1132-rasm. Fosfor bug'ining indiy suyulmasi bilan o'zaro ta'siri jarayoni kinetikasi (fosfor bug'ining tegishli bosimlari uchun suyulmada fosforning muvozanatiy Cr konsentratsiyasi uzuq (punk- tir) chiziqlar bilan ko'r- satilgan). temperaturasi yuqoriroq boiishi kerak. Pechlar bloki (unda joylashgan reaktor bilan) avtoklavga o ‘riniashgan, unda inert gazning kerakli bosimi hosil qilinadi, Jarayon rejimi: fosfoming reaktordagi bosimi 10 at, suyulgan zona kengligi 30-40 mm, suyulgan zona ko‘chish tezligi 1 m m /m in gacha, undagi suyulma temperaturasi 1500°C gacha. Bu sharoitda zaryad tashuvchilar zichligi 1017 s n r 3dan kam b o igan polikristall galliy fosfidi quymalari olinadi (24 soatda 2 kg gacha). Bunday materialda kislorod kam - 5 10~4 % (massa bo'yicha), shuning uchun undan, kislorod zararli boigan, epitaksial tizilma tagligi boladigan monokristallarni o'stirish uchun foydalaniladi. Shu usul bilan indiy fosfidi ham sintezlanadi, unda elektronlar zichligi 1015 sm-3. Ikkinchi (unumliroq) usul — avtoklav qurilmalardagi kvazigermetik reaktorlarda sintez amalga oshiriladi. Indiy fosfidining kristall quymalarini sintez qilish uchun qollanadigan 11.32-rasmdagi qurilma ushbu usulga misol boiad i. Unda reaktorning qizil fosforli kvars qismi va indiyli tigeli bor grafit qismining birlashuvi gidravlik zavtor yordamida amalga oshiriladi. Sintez quyidagi ravishda o ‘tkaziladi: tigelga kerakli miqdorda indiy joylanadi. Reaktorning kvars qismiga mos stexiometrik miqdordagi qizil fosfor yana ortigi bilan (bo‘shliqni va isrofni kamytirish uchun) joylanadi. Gidrozatvor kanaliga lining 2/3 balandligigacha suyulgan indiy quyiladi va yaxlatiladi. Bundan keyin ushbu qismni ochiq tomoni bilan kanaldagi metallga o ‘rnatiladi, yuqori bosim kamerasini zichlantiriladi, unda vakuum hosil qilinadi, keyin ishchi bosim 60-70 at boladigan bosim ostida inert gaz bilan toldiriladi. Reaktorning qizil fosforli qismini kerakli temperaturagacha qizdiriladi (reaktorda fosfor bug! bosimi 25 at ga yetishi kerak!). Shundan keyin indiy suyulmali tigelni birikmaning suyulish temperaturasidan (1060°C) yuqori temperutaragacha qizdiriladi va sintez jarayoni to la amalga 104 oshishi uchun muayyan vaqt beriladi [uni (11.31) ifoda bo‘yicha baholanadi]. Endi tigeldagi suyulma temperaturasini asta pasavtirib, uni kristallanadi, InP birikmaning polikristall quymasi hosil qilinadi. Bu material yetarlicha toza, unda и«(1-*-2)-1016.ш “35 //« 4 5 0 0 sm2/ V ’S (300K da). Indiy va galliy fosfidlarini tavsiflangan tartibda sintez qilish jarayonini ulaming monokristallarini o‘stirish bilan birlashtiruvchi inert gazning bosimi 60-80 at bolishligi talab qiladi. Bu ancha qiyin masalalardan. Shuning uchun bu jarayon keng yoyilmagan. Galliy va indiy fosfid monokristallarini yuqorida bayon qilingan usulda sintezlangan polikristallardan 0 ‘stiriladi. 6,5. Amorf yarimo6tkazgichlami olish va qoilash Amorf yarimo'tkazgichlar anchadan beri m a’lum. Si, Ge, GaAs va boshqa yarimo4kazgichlarning amorf pardalari (qatlamlari) kovp yil ilgari sintez qilingan va katta arnaliy qo‘llanishga ega bo‘lmadi. 0 ‘sha moddalaming kristallariga qaraganda, am orf holdagi moddalar taqiqlangan zonada katta zichlikdagi mahalliy holatlarga ega. Bu mahalliy hoiatlar mazkur yarimo'tkazgichlarda uzoq tartibning yo'qligidan hamda mikrokovaklar turidagi ko‘p nuqsonlarning borligidan kelib chiqadi. Ular xona temperaturasida pardalar elektr 0 ‘tkazuvchanlikka asosiy hissa qo'shadilar. Mahalliy hoiatlar bo'ylab elektr o4kazuvchanlikning asosiy mexanizmi termik faollanadigan sak~ rama o^tkaziiYchaiilik boiib , unda qatnashuvchi zaryad tashuvchilar juda past harakatchanlikka ega: clektronlar uchun u 0,01 - 0,1 sin 2 V"ls_1, kovaklar uchun esa yana ham kichik. Mahalliy hoiatlar zichligi katta (>lO 20 s n r 3), ular rekombinatsion markazlar boiganligi uchun bunday yarimo'tkazgichlarda zaryad tashuvchilar yashash vaqti juda kichik. Bunday amorf pardalar elektr o ‘tkazuvchanligini boshqarish amalda mumkin emas. Fermi sathi ularning taqiqlangan zonasi oVrtasida 105 joylashgan va pardalar juda katta solishtirma qarshilikka ega ( 108 - Ю 10 Om-sm). Agar amorf kremniy pardasiga vodorod kiritilsa, ahvol butunlay boshqacha boiadi. M alum bolishicha , vodorodning amorf kremniyda eruvchanligi juda yuqori, u 40 — 45% ga yetadi. Amorf kremniyda erigan vodorod imkoniy boglanishlam ing bo‘sh joylarini toldiradi (to‘yintiradi), oqibatda bunday vodorodlangan («gidridlangan») moddada taqiqlangan zonadagi holatlar zichligi keskin pasayadi ( Download 94.09 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling