Курсовая работа : Получение сверхчистых материалов для микроэлектроники 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Курсовая работа >> Наука и техника


Получение сверхчистых материалов для микроэлектроники




МИФИ

Факультет “Ф”

Получение сверхчистых материалов для микроэлектроники

Иванов Эдуард Валериевич

______________

Консультант

Петров В.И.

1998

Введение.

Требования к свойствам материалов по мере развития техники непрерывно растут, причём подчас необходимо получить труднореализуемые либо даже несовместимые сочетания свойств . Это и порождает многообразие материалов . Возникают новые классы сложных комбинированных материалов. Материалы становятся всё более специализированные .

Большинство используемых в настоящее время материалов создано в результате исследований, основанных на экспериментально найденных закономерностях.

К таким материалам, используемым в микроэлектронике относится, германий, ещё недавно не находивший применения в технике. Стал одним из важнейших материалов, обеспечивающих развитие современной техники на одной из важнейших передовых позиций – техники полупроводниковых диодов и триодов.

Применение германия стало возможным, когда его удалось практически нацело очистить от примесей. В полупроводниковой технике, важнейший и пока практически единственно области применения , германий почти исключителен в виде монокристаллических слитков ультравысокой чистоты, содержание примесей в таком германии составляет только несколько миллионных долей процента.

Германий является рассеянным элементом и получается в основном из отходов других производств. В последнее время одним из важнейших источников получения германия США и Англии становиться каменный уголь. Разработан ряд технологических схем получения германия из этого источника.

Техника получения монокристаллов германия высокой чистоты разработана в настоящее время достаточно надежно и обеспечивает выпуск монокристаллического германия в промышленном масштабе.

Ничтожное содержание примесей (порядка 10 – 10 %) резко изменяют электрические характеристики германия. Будучи намерено вводимы в очищенный германий резко изменяют электрические свойства германия в благоприятном направлении, улучшая его эксплуатационные характеристики.

В связи с этим, наряду с очисткой германия, возникли важнейшие проблемы легирования германия ничтожно малым количеством примесей, контроля этих примесей, и изучения их взаимодействия между собой и с германием, изменением свойств германия в зависимости от состава и т.п. Важнейшее место в этих исследованиях должно занять изучение процессов диффузии примесей германия, вопросов изменения свойств германия в зависимости от степени совершенства монокристалла, от теплового воздействия и т.д.

Получение полупроводников.

Исторически так сложилось, что первоотцом микроэлектороники является кремний . В природе кремний в основном встречается в виде оксида кремния (IV) SiO2 ( песок, кварц ), а также в виде силикатов. Схема получения силикатов представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Не менее неободим в микроэлектронике и германий. Эти два полуприводника почти в равной степени используются в микроэлектронике.

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


Рисунок 2.

1 – Загрязнённые кристаллы в цилиндрической трубке

2 – Плавление кристаллов ( нагреватель – раскалённая спираль )

3 – Трубка медленно движется относительно спирали

4 – Вещество кристаллизуется после прохождения зоны нагревания

5 – Примеси более растворимы в расплаве и концентрируются в расплавленной зоне

Так же очень чистые материалы можно получить методом осаждения ионов данного металлоида на катоде в расплаве ( но этот метод по своей сути очень похож на зонную плавку ). В основном это расплавы сульфатов германия и оксидов кремния. Кстати впервые этот метод был использован при получении алюминия в девятнадцатом веке, что привело к колоссальному падению цен на этот металл, который до этого был ценнее золота.

В настоящее время...

В настоящее, время проблема получения полупроводников высокой чистоты, менее актуальна чем раньше, т.к. технологии получения уже относительно давно отработаны и стоят на должном уровне. Ну а сейчас, ученые занимаются изучением оксидных плёнок и их возможным применением в микроэлектронике и электронике в целом.

Основной проблемой полупроводников является их нагревание во время работы. Отмечено, что основной причиной, приводящей к деградации монокристаллов Si после нагрева, являются структурные преобразования, связанные с частичным превращением алмазоподобного Si в кремний со структурой белого олова. Причиной этих превращений, наблюдаемых при высоких давлениях, является возникновение многочисленных очагов концентрации напряжений вследствие анизотропии теплового расширения различно ориентированных микрообъемов кристалла. В этих очагах возможно достижение высоких давлений, необходимых для указанного фазового перехода. Высказано соображение, что предотвращение процесса структурных превращений, приводящих к деградации электрофизических свойств Si, возможно путем легирования его переходными либо редкоземельными металлами, повышающими энергию межатомного взаимодействия и за счет этого уменьшающими коэффициент термического расширения. Выбор легирующих добавок обоснован расчетами энергии связи и зарядовой плотности на основе системы неполяризованных ионных радиусов.

Для получения полупроводников с электронной проводимостью ( n – типа ) с изменяющейся в широких пределах концентрацией электронов проводимости используют донорные примеси, образующие “мелкие” энергетические уровни в запрещённой зоне вблизи дна зоны проводимости. Для получения полупроводников с дырочной проводимостью ( P – типа ) вводятся акцепторные примеси, образующие уровни вблизи потолка валентной зоны.

РАСПРОСТРОНЕНИЕ.

Основное распространение полупроводники получили в компьютерных микросхемах и чипах. Именно эта область микроэлектроники требует наибольшего количества кремния и германия, причем очень высокой чистоты. В данной отрасли микроэлектроники наряду с сверхчистыми кремнием и германием, всё больше и больше применяются сверхпроводящие материалы.

Описанные выше методы, служат базой для современных разработок в данной области.

Список используемой литературы:

  1. Физическая энциклопедия – 1990

издательство “ Советская энциклопедия ”

  1. Германий – 1985

Издательство иностранной литературы, Москва ( сборник переводов ).

  1. Материалы высокой чистоты – 1978

Издательство “ Наука ”

4. Журнал “ Физика и техника полупроводников ” -

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 в микроэлектронике –

1998 – издательство “ РФСком ”

Похожие работы:

  • Экспертизы в судебном процессе

    Контрольная работа >> Государство и право
    ... сверхглубокой химической очистки исходных материалов (например, при получении материалов для микроэлектроники). Лазерные методы исследования ... вспомогательных материалов или какой-либо пробоподготовки; отсутствует необходимость использования сверхчистых ...
  • История развития криоэлектроники

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов получены монокристаллы многих сверхчистых металлов — ... и полупроводников для микроэлектроники с годами, особенно по мере развития технологии получения сверхтонких однородных ...
  • Проектирование и испытание фототранзистора

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... -технологические концепции современной микроэлектроники: миниатюризация элементов; ... элементов и функций; применение специальных сверхчистых материалов и методов прецизионной групповой обработки ... эмиттерного перехода мало и для получения нормального тока в этом ...
  • Современные информационные технологии в журналистики

    Курсовая работа >> Журналистика
    ... Кроме оперативности в получении информации, использование ... материа­лов, мембранная технология искусственных кристаллов и сверхчистого ... образует микроэлектро­ника. Микроэлектроника формирует элементную ... появления своих материалов. Для периодизации развития ...
  • Техника и технология

    Курсовая работа >> Наука и техника
    ... для получения готовой продукции … наука о способах воздействия на сырье, материалы ... конструкционных материалов, мембранная технология искусственных кристаллов и сверхчистого вещества ... которой образует микроэлектроника. Микроэлектроника формирует элементную ...
  • Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок

    Реферат >> Остальные работы
    ... требуют наличия сверхчистых вспомогательных материалов кислот, щелочей ... широко применяются для получения эпитаксиальных структур полупроводниковых ... “Материалы”. 22 с. Чистяков Д.Ю., Райков Ю. П. Физико-химические основы технологии микроэлектроники. М.: ...
  • Мембранная технология и ее применение в народном хозяйстве

    Контрольная работа >> Промышленность, производство
    ... солоноватых вод 326 Получение сверхчистой воды 230 Комплексная ... промышленность (для получения стерильных растворов термолабильных материалов). Различные ... Мембранная технология применяется в микроэлектронике, фармацевтической промышленности, производстве ...
  • Электронно-дырочные гетеропереходы и их отличия от гомопереходов

    Реферат >> Коммуникации и связь
    ... ориентация на специальные сверхчистые материалы; применение методов ... для массового производства, низкая стоимость, долговечность. Совместимость с основным элементом микроэлектроники ... полупроводников в прямозонные, получение прямозонных структур с любой ...
  • Методы молекулярной спектрометрии в анализе объектов окружающей среды

    Реферат >> Остальные работы
    ... почти что взрыв развития микроэлектроники, применение чистых и сверхчистых веществ в технике. ... Излучая, атом теряет полученную энергию, и для непрерывного свечения вещества необходим ... стекла применяются и такие прозрачные материалы, как кварц, каменная соль ...
  • Сверхбольшие интегральные схемы

    Реферат >> Радиоэлектроника
    ... генеральным направлением в микроэлектронике. В начале своего ... получения наноразмерных приборов, включая нанолитографию. При реализации этих направлений предусматривается создание сверхчистых ... мышьяком и служит материалом для последующего соединения стока ...