Metody pirolizy SiH2Cl2
SiH2Cl2 -> Si + 2HCl (temp. Pow. 600)
W związku z tym, że jednym z produktów jest HCl, to zachodzi szereg reakcji odwrotnych:
Si + 2HCl = SiCl2 + H2
Si + 2HCl = SiH2Cl2
Si + 4HCl = SiCl4 + 2H2
Ponieważ proces prowadzi się w atm. H2 to równowaga reakcji jest przesunięta silnie w lewo.
Zaleta: dużo mniejsza zależność szybkości wzrostu warstwy epitaksjalnej od temp. W porównaniu z met. Redukcji chlorosilanu wodorem. Temp 1050 co zmniejsza wpływ autodyfuzji, możliwość wytwarzania warstw o dużej jednorodności i grubości, jest bezpieczny.
Otrzymywanie kryształów metodą Czochralskiego.
Polega na tym że na odpowiednim kołowrotku z odpowiednią szybkością wyciąga się materiał o pewnym kierunku. Umieszcza się go w tyglu, topi (grzejnik oporowy lub prądami wzbudzonymi). Po stopieniu temp rozpadu obniża się tak, aby w centrum tygla odpowiadala temp topnienia i następnie doprowadza się do zetknięcia monokrystalicznego zarodka z powierzchnią. Warunek niezbędny: gradient temp w pobliżu granicy faz kryształ- roztop. Podczas wzrostu zarodek obracamy i wyciągamy do góry. Zmieniając moc, zmienimy temp roztopu- wpływ na prędkość przyrostu masy, na średnice kryształu. Zastosowanie zimnego tygla pozwala na uniknięcie kontaktu pomiędzy roztopem a materialem tygla. Wykorzystanie tzw. Pływającego tygla pozwala na wyeliminowanie zjawiska segregacji domieszek.
Wymień i scharakteryzuj materiały na implant
Właściwości implantów: odporność na środowisko (korozja płynów ustrojowych), właściwości wytrzymałościowe, odporność na korozję elektrochemiczną.
Podstawowe pierwiastki: C, H, O, N, S, Ca, P, K, Na, Cl, Mg
Biopierwiastki: Fe, Zn, Cu, Mn, Ni, Co, Se, Cr, I, F, Si, As, V, Sn
Nie biorące udziału: Al.,Ti, B,Hg, Au, Ag, Pb, Cd, Be
Biopierwiastki: działanie pobudzające lub hamujące czynności białek enzymatycznych. Aktywność ich decyduje o zachodzących reakcjach, zbyt małe stężenie to niedobór, niedobór zbyt duze- nadmiar.
Co to jest metaloroza?
To lokalne oddziaływanie jonów metali lub produktów korozji metalu na tkanki organizmu. Może ona być prosta, mechaniczna, chemiczna, fizykochemiczna.
Metale toksyczne: Co, Mg, stopy Mg, Fe, brązy aluminiowe
Średnio toksyczne: Zn, Ag, Ce, Ni, związki Al.
Nietoksyczne: Au, Al, Ti, stale V2A i V4A, stop Vitallium
Mechanizm wzrostu warstwy epitaksjalnej, gdy powierzchnia podłoża jest nieznacznie zanieczyszczona.
1) dyfuzja związków krzemu z głównego strumienia gazu poprzez warstwy laminarne do powierzchni podłoża (Si)
2) adsorpcja związków Si na powierzchni podłoża
3) reakcja lub szereg reakcji prowadzących do rozkładu lub redukcji i rozkładu związków Si zgodnie z równaniem: SiX4 = Si + 4X
4) desorpcja i dyfuzja prod. Reakcji z pkt 3 do głównego strumienia gazu
5) dyfuzja zaadsorbowanych at. Si po powierzchni podłoża do miejsc, w których energia układu at. - podłoże jest najmniejsze (gdzie wiązanie pomiędzy Si i podłożem jest najsilniejsze)
6) połączenie kolejnych at- tworzenie trójwymiarowych zarodków
7) łączenie oddzielnych zarodków- wysepki łączą się w warstwę ciągłą
Otrzymywanie krzemowych warstw epitaksjalnych
Dwa układy przepływowe:
1. układ poziomy-> strumień gazu jest równoległy do powierzchni wzrostu (reaktor poziomy i baryłkowy)
2. układ pionowy -> strumień gazu jest prostopadły od powierzchni (reaktor pinowy)
- ułożenie płytek podłożonych na grzejniku i wsunięcie grzejnika do strefy grzejnej
- płukanie komory rzadkim azotem
- włączenie przepływu wodoru
- dogrzanie podłoża
- włączenie przepływu gazu HCl
- odcięcie dopływu gazów (płukanie wodorem, wyłączenie przepływu wodoru, wyłączenie ogrzewania, płukanie azotem, odcięcie dopływu wodoru, otwarcie komory)
istotnym parametrem mającym wpływ na jednorodność, grubość płytki krzemowej i całego wsadu jest geometria reaktora. Dla każdego typu reaktora należy dobrać parametry procesu (szybkość przepływu wodoru)
Piroliza Monosilanu
SiH4 = Si + 2H2
Piroliza monosilanu szeroko stosowana, wykorzystuje to że SiH4 jest nietrwały i rozpada się w wysokiej temp z wydzieleniem wodoru.
Modyfikacje metody:
-piroliza Silanów w próżni - płytkę podłożową umieszcza się w komorze reaktora i oczyszcza powierzchnię Si poprzez wygrzewanie w wysokiej próżni. Następnie wprowadza się silan w postaci wiązki molekularnej na podłoże Si. Temp osadzania warstwy ok. 800.
Zalety: niska temp podłoża, czystość środowiska reakcyjnego
Wady: stosowanie wys. Próżni, trudność w otrzymywaniu jednorodności grubości warstw.
- piroliza sianu w atmosferze wodoru- umożliwia otrzymywanie warstwy epitaksjalnej o bardzo dobrej jakości krystalograficznej. Temp >1000 (w niższych się pogarsza jakość warstwy).
- piroliza silanu w atmosferze azotu- zastosowanie azotu umożliwia obniżenie temp poniżej 800
wady: trudność trudność uzyskiwaniem dużej wartości gradientu koncentracji domieszki na granicy warstwa- podłoże, jakość warstwy gorsza niż w metodzie poprzedniej. W 900 tworzy się uboczny produkt: 3SiH4 + 2N2 = Si3N4 + 6H2
- piroliza silanu w atmosferze helu
zalety: stosując He jako gaz rozcieńczony można obniżyć temp do 800. He nie reaguje z silanem, dzięki czemu prowadząc proces w 900 można wytwarzać warstwy o dobrych własnościach krystalograficznych, proces jest bezpieczniejszy ze względu na wyeliminowanie wodoru.
Wady: cena He, metoda nie stosowana w przemyśle.