Технология получения кремния (схема процесса и химические реакции).

Для выделения кремния используют реакции двух типов: вос­становление и пиролитическое разложение. Восстановление проводят из тетрахлорида кремния SiCl4, тетрабромида кремния SiBr4, три-хлорсилана SiHC^. При использовании двух первых соединений восстановление идет по следующим реакциям:

SiCl4 + 2Н2 - 4HCI + Si, SiBr4 + 2Н2 - 4HBr + Si.

Для пиролитического разложения применяют силан:

SiH4 - Si + 2Н2,

Одновременно с осаждением кремния осаждают примеси (бор или фосфор) из газообразных соединений ВС12, ВВг2, РС14 (в ре­акциях восстановления), диборан В2Н4 и фосфин РН4 (в реакциях пиролиза). Соотношение компонентов смеси должно обеспечивать заданную концентрацию примеси в эпитаксиальной пленке.

Рис. 7.27. Схема механизма эпитаксии кремния из тетрахлорида кремния

Диффузия.

В случае, когда в твердом теле имеется градиент концентрации атомов какого-либо вещества dN/dx, создается направленное диф­фузионное движение атомов этого вещества, стремящееся выравнять концентрацию его атомов во всем объеме. Этот процесс происходит интенсивно при высоких температурах, так как при повышении температуры увеличивается подвижность атомов.

Если ось х параллельна градиенту концентрации, то уравнение для потока вещества имеет вид где / — поток вещества, проходящий через единицу площади в момент времени; D — константа, равная потоку с обратным знаком при dN/dx = 1, называемая коэффициентом диффузии; dN/dx — градиент концентрации, перпендикулярный к этой плоскости в тот же момент времени. При dN/dx = 0 / = 0, т. е. при отсутствии градиента концентрации отсутствует результирующий поток. Это уравнение называется первым законом Фика.