Egykristályok előállítása

Az előadások a következő témára: "Egykristályok előállítása"— Előadás másolata:

1 Egykristályok előállítása
Egykristályok előállítása. Epitaxiális rétegnövesztés, oxidnövesztés, kémiai rétegleválasztás, diffúzió, ionimplantáció 2. alkalom A BME-ETT a SIITME 2009-ért

2 Egykristályok előállítása
A BME-ETT a SIITME 2009-ért

3 Rendezett atomi struktúra
Amorf atomi struktúra Rendezett atomi struktúra A BME-ETT a SIITME 2009-ért

4 Elemi cella három dimenzióban
Szilícium elemi cella: FCC (face-centered) gyémánt szerkezet Elemi cella három dimenzióban Unit cell A BME-ETT a SIITME 2009-ért

5 Félvezető minőségű szilícium előállítása
A BME-ETT a SIITME 2009-ért

6 Si egykristályokat “Czochralski” módszerrel növesztik.
Poliszilíciumot megolvasztják, majd pontosan 1417 °C fok alatt tartva az egykristály növekedés a mag körül megindul. Húzási sebesség, hőmérséklet és forgatási sebesség pontosan kézben tartott. A BME-ETT a SIITME 2009-ért

7 A BME-ETT a SIITME 2009-ért

8 A BME-ETT a SIITME 2009-ért

9 A BME-ETT a SIITME 2009-ért

10 A BME-ETT a SIITME 2009-ért

11 Epitaxiális rétegnövesztés
Eljárás egykristály réteg létrehozása egykristály hordozón ( a görög epi – felett, és taxis – rendezett módon szavakból) Epitaxiális réteget gáz vagy folyadék fázisból hozhatunk létre Homoepitaxia – a réteg és a hordozó anyaga azonos, a réteg az előállítási folyamat során adalékolható Heteroepitaxia – a réteg és a hordozó anyaga különböző. Példák gallium nitride (GaN) zafír vagy alumínium gallium indium foszfid (AlGaInP) gallium arzenid (GaAs) hordozón. . A BME-ETT a SIITME 2009-ért

12 Molekulasugaras epitaxia
Alacsony sebességű vákuum-párologtatás ultranagy-vákuum környezet-ben A BME-ETT a SIITME 2009-ért

13 Oxidnövesztés Szilícium nedves oxidációja
Diffúziós és oxidációs kályha felépítése Oxidáció hőmérséklete C tartományban A BME-ETT a SIITME 2009-ért

14 Kémiai rétegleválasztás CVD (Chemical Vapor Deposition)
CVD folyamatok osztályozása -Atmoszferikus (APCVD) Alacsony nyomású (LPCVD Ultranyagvákuum (UHVCVD Plazmával segített (PECVD) Atomi réteg (ALCVD) Gőzfázisu (VPE) A BME-ETT a SIITME 2009-ért

15 Plazmával segített CVD
CVD kályha felépítése Plazmával segített CVD A BME-ETT a SIITME 2009-ért

16 Jellemző CVD folyamatok
Szilícium Nitrid előállítása 3SiH4 + 4NH3 → Si3N4 + 12H2 3SiCl2H2 + 4NH3 → Si3N4 + 6HCl + 6H2 Magas olvadáspontú fémek előállítása Pl: Molibdén, tantál, nikkel, wolfram 2MCl5 + 5H2 → 2M + 10HCl Wolfram-hexafluorid-ból WF6 → W + 3F2 WF6 + 3H2 → W + 6HF A BME-ETT a SIITME 2009-ért

17 Diffúzió Entrópia minimumra törekvés – koncentráció különbség hatására létrejövő anyagáramlás A BME-ETT a SIITME 2009-ért

18 Diffúzió matematikai leírása
Fick törvények egy dimenzióban D – diffúziós állandó Φ – concentráció J – anyagáram A BME-ETT a SIITME 2009-ért

19 Különböző adalék anyagok diffúziós állandójának hőmérséklet függése szilíciumban
A BME-ETT a SIITME 2009-ért

20 Diffúziós profil állandó felületi koncentráció illetve véges felületi anyagmennyiség mellett
A BME-ETT a SIITME 2009-ért

21 Ionimplantáció A BME-ETT a SIITME 2009-ért

22 Kérdések Ismertesse az olvadékból történő egykristály növesztés elvét.
Mit nevezünk epitaxiának és milyen fajtáit ismeri? Ismertesse a kémiai rétegleválasztás elvét, előnyeit és hátrányait. Mit nevezünk diffúziónak és milyen adalékolási profilok állítható elő vele? Mi az ionimplantáció, mik az előnyei és hátrányai? A BME-ETT a SIITME 2009-ért