Реферат: Свойства сплавов кремний-германий и перспективы Si1-xGex производства

МОСКОВСКИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

РЕФЕРАТ

«Свойства сплавов кремний-германий и перспективы Si_{1- x} Ge_x производства»

по курсу

«Основы теории легирования»

Руководитель: Дашевский М.Я.

Выполнил: Денисов А.В., МПП-97-1В

Москва, 2001

1. Оглавление

Введение	2
1. Свойства сплавов SiGe	3
1.1 Фазовая диаграмма системы кремний-германий	3
1.2 Параметры решётки. Ширина запрещённой зоны	4
1.3 Электрические свойства SiGe сплавов	6
1.4 Твёрдость кремний-германиевых сплавов при 300К	8
1.5 Зонная структура сплавов Si и Ge	9
2. Области применения сплавов SiGe	10
2.1 Приборы на основе сплавов SiGe и их преимущества перед классическими	10
3. Методы производства кремний-германиевых сплавов. Трудности производства.	11
3.1 Методы	11
3.2 Дислокации в местах концентрационных флуктуаций	12
3.3 Дефекты роста при выращивании по Чохральскому	13
3.4 Взаимодействие сплавов с кислородом	14
4. Выводы	15
5. Литература.	16

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

Фазовая диаграмма системы кремний-германий

Кремний и германий являются химическими аналогами. Оба этих элемента кристаллизуются в алмазоподобную структуру. Тип химической связи у них схож, как и размерный фактор (постоянная решетки Si равна 5,44 A, Ge – 5,66 A). Столь высокое сходство этих элементов позволяет им образовывать непрерывный ряд твёрдых растворов по принципу изовалентного замещения, свойства которых непрерывно меняются.

Энтальпия смешения для системы Ge-Si положительна и составляет приблизительно 2,2 ккал/моль. Это означает, что для пары германий-кремний корректно приближение регулярных растворов. Хотя прецизионные исследования и показывают тенденцию к расслоению при низких температурах, но явного распада не обнаружено. Видимо, это связано с небольшой энтальпией смешения и малой диффузионной подвижностью атомов при низкой температуре.

Постоянная решетки сплавов германий-кремний от состава по данным рентгеноструктурного анализа меняется практически линейно (закон Вегарда), обнаруживая слабое отрицательное отклонение. Кривая проходит ниже линейной зависимости. Это свидетельствует о том, что раствор германий-кремний близок к идеальному раствору, и превалирующим факторам в изменении параметра решетки является размерный фактор.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--