Реферат на тему: Свойства сплавов кремний-германий и перспективы Si производства

Введение

При развёртывании производства новых электронных приборов на полупроводниковой основе отдача от инвестиций носит кумулятивный характер: на каждом этапе внедрение новых технологий невозможно без производственной базы, созданной ранее. Поэтому имеет смысл максимально использовать имеющееся оборудование, совершенствуя его под постоянно меняющиеся требования рынка. Такой подход позволяет без огромных разовых вложений работать на современном уровне, его используют большинство современных фирм, таких как Intel, Sony, Toshiba, IBM. Одна из сторон метода - использование материалов с новыми свойствами, позволяющих использовать для своей обработки широко распространённые, налаженные и окупившие себя технологии.

Кремний-германиевые сплавы в настоящее время стали получать весьма широкое распространение в качестве материалов для изготовления СВЧ-приборов и интегральных схем. Замечательные свойства этих сплавов (особенно содержащих германий в малых концентрациях) позволяют создавать устройства с параметрами, превосходящими устройства на GaAs основе. При этом их стоимость немногим выше, чем классических приборов на основе кремния, а все наработанные производственные процессы для Si применимы и для SiGe.

Несмотря на то, что последние разработки в этой области являются know-how фирм-производителей полупроводниковых приборов, многие ранние исследования доступны в печати или в электронном виде. Часть из них - классические работы, сделанные на заре развития полупроводниковой промышленности - в 50-х годах ХХ века, часть - работы 1996 - 2001 годов. На их основе можно проследить перспективы внедрения новых материалов на предприятиях России. Данный реферат есть попытка изучения этих перспектив.

Часть 1. Свойства сплавов SiGe

Оглавление

- Введение

- Свойства сплавов SiGe

- Фазовая диаграмма системы кремний-германий

- Параметры решётки. Ширина запрещённой зоны

- Электрические свойства SiGe сплавов

- Твёрдость кремний-германиевых сплавов при 300К

- Зонная структура сплавов Si и Gе

- Области применения сплавов SiGe

- Приборы на основе сплавов SiGe и их преимущества перед классическими

- Методы производства кремний-германиевых сплавов. Трудности производства

- Методы

- Дислокации в местах концентрационных флуктуаций

- Дефекты роста при выращивании по Чохральскому

- Взаимодействие сплавов с кислородом

- 4. Выводы

- 5. Литература

Заключение

Сплавы Si1-xGex в настоящее время являются тем материалом, который желательно возможно быстрее освоить в производстве. Их достаточно предсказуемые свойства позволяют получать монокристаллы с заданными параметрами путём аппроксимации зависимости свойств от состава (зависимости желательно строить отдельно для интервала концентраций Si - Si0.14Ge0.86 и Si0.16Ge0.84 - Gе). Возможно использование действующих установок для всех этапов производства слитков, пластин и эпитаксиальных композиций.

Хорошие частотные свойства приборов, изготовленных по кремний-германиевой технологии, позволяют применять их в области ВЧ и СВЧ частот вместо приборов на арсениде галлия. Также можно будет заполнить нишу в области производства многослойных фотоэлементов, счётчиков радиации, мощных диодов и тиристоров, других устройств, не требующих сверхсложной оснастки и имеющих "толстые" топологические нормы.

Основным методом получения слитков желательно выбрать выращивание из расплава по Чохральскому. Как один из способов улучшения структуры материала предлагается рост во внешнем магнитном поле.

Особый интерес представляют сплавы с концентрацией германия в кремнии до 10-19 см-3 как наиболее технологичные (и дешёвые) в производстве. При выращивании из расплава в них не проявляется сегрегация составляющих элементов, что, возможно, позволит сразу же, практически без вмешательства в имеющиеся технологии производства получить пластины, годные в качестве основы для массовых полупроводниковых приборов. Для сплавов других концентраций необходимо провести дополнительные исследования.

Желательно также тщательно изучить уже выпускаемые в массовом порядке приборы зарубежных фирм и выбрать такое направление развития, где они представлены наименее полно. Вероятно, некоторые из направлений - солнечная энергетика, фотопреобразователи и фотодетекторы, а также мощные выходные СВЧ приборы.

Список литературы

1. Johnson Е.R., Christian S.М. Physical Review, 95, №2, 560-561 (1954)

3. Wang С.С., Alexander В.Н., Acta Metall., 3, 515-516 (1955)

4. Методическое пособие №86 МИСиС под ред. Галаева, Москва, 1994, с. 64-68

5. Goss А.J., Benson К.Е., Pfann W.G., Acta Metall., 4, №3, 332-333 (1956)

6. Hermann G.Grimmeiss "Silicon-germanium - а promise into the future?" ФТП, 33, 9, 1032-1034 (1999)

7. Ю.В. Помозов, М.Г.Соснин, Л.И.Хируненко, В.И.Яшник, Н.В.Абросимов, В.Шрёдер, М.Хёне "Кислородсодержащие радиационные дефекты в Si1-xGex" ФТП, 34, 9, 1030-1034 (2000)

8. А.С.Саидов, А.Кутлимранов, Б.Сапаев, У.Т.Давлатов "Спектральные и вольт-амперные характеристики Si-Si1-xGex гетероструктур, полученных методом жидкофазной эпитаксии" Письма в ЖТФ, 27, 8, 26-35 (2001)

9. И.Г.Атабаев, Н.А.Матчанов, Э.Н.Бахранов "Низкотемпературная диффузия лития в твёрдые растворы кремний-германий" ФТТ, 43, 12, 2140-2141 (2001)

10. Д.И.Бринкевич, В.В.Петров, В.В.Чёрный "Особенности спектров ИК-поглощения термообработанного при 450 оС кремния, легированного германием" Вестник БГУ, №3, 63-65 (1986)

11. С.Н.Горин, Г.В.Зайцева, Т.М.Ткачёва "Рентгенотопографическое исследование микродефектов в кремнии, легированном германием" Свойства легированных полупроводниковых материалов Москва "Наука" с. 132-135 (1996)