Национальный Исследовательский Технологический Национальный Исследовательский Технологический Университет «МИСиС» Университет «МИСиС» Научный совет РАН «Физико-химические основы Научный совет РАН «Физико-химические основы полупроводникового материаловедения » полупроводникового материаловедения »

М.Я. ДашевскийМ.Я. Дашевский«Материаловедение кремния «Материаловедение кремния

(современное состояние и тенденции (современное состояние и тенденции развития)»развития)»

2010г.2010г.

В материаловедении кремния объектами изучения и В материаловедении кремния объектами изучения и исследования исследования являются: являются: -монокристаллы (в том числе наномонокристаллы) кремния;-монокристаллы (в том числе наномонокристаллы) кремния; -поликристаллы (в том числе нанокристаллы) кремния;-поликристаллы (в том числе нанокристаллы) кремния; -пористый кремний;-пористый кремний; -аморфный кремния;-аморфный кремния; -расплавы кремния.-расплавы кремния. В рамках материаловедения кремния разрабатываются В рамках материаловедения кремния разрабатываются физико- физико- химические основы технологий получения кремния и приборных химические основы технологий получения кремния и приборных структур на его основе с заданными физическими свойствами.структур на его основе с заданными физическими свойствами. Материаловедение кремния является составной частью Материаловедение кремния является составной частью общего общего материаловедения полупроводников.материаловедения полупроводников.

Фактор электронных различий (валентный фактор) для твердых Фактор электронных различий (валентный фактор) для твердых кристаллических растворов замещения на основе кремния.кристаллических растворов замещения на основе кремния.

ФФЕРЕР==NN11вал. эл. –вал. эл. –NN22вал. эл. вал. эл.

ФФЕРЕР((SiSi)=4-)=4-NN22вал.эл.вал.эл.

ССmaxmax~Ко~Ко~~1\Ф1\ФЕЕRR..

ФФERER==00

для системы: для системы: SiSi--GeGe, , SiSi--TiTi..

Изовалентное легирование Изовалентное легирование

1.1. Тройные фазовые диаграммы Тройные фазовые диаграммы

Si-Ge-OSi-Ge-O

Si-Ge-PSi-Ge-P

Si-Ge-BSi-Ge-B

Si-Ge-GaSi-Ge-Ga

2.2. Термодонорный эффект Термодонорный эффект

Co=2,2*10^22 exp(-Q\TCo=2,2*10^22 exp(-Q\T))

1) 450С:(1) 450С:(SiSi--OO))

2)2)450С(450С(SiSi--GeGe--OO))

VVCTDCTD11>>VVCTDCTD22 (при С (при С00 <5*10^17см^-3 <5*10^17см^-3

Собственные точечные дефекты в бездислокационных Собственные точечные дефекты в бездислокационных монокристаллах кремния монокристаллах кремния

Критерий В.В. Воронкова Критерий В.В. Воронкова

В условиях когда В условиях когда NN**CTDCTD> N> NCTD CTD образуются кластеры образуются кластеры CTDCTD (микродефекты) (микродефекты)

kT

Hv

k

SvNNv expexp

градсT

VZ

2см

Выращивание по методу Чохральского бездислокационных Выращивание по методу Чохральского бездислокационных монокристаллов кремния большой массы и большого диаметрамонокристаллов кремния большой массы и большого диаметра

Процесс с подпиткойПроцесс с подпиткой

К эф=К эф=const const

CCжж==constconst

ССтт==constconst

Список литературыСписок литературы

1. С.С. Горелик, М.Я. Дашевский «Материаловедение полупроводников и1. С.С. Горелик, М.Я. Дашевский «Материаловедение полупроводников и диэлектриков», М., изд-во «МИСиС»; 2003г. диэлектриков», М., изд-во «МИСиС»; 2003г.2. В.С. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашов «Дефекты в кремнии и на его2. В.С. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашов «Дефекты в кремнии и на его поверхности», М., Наука, 1990г. поверхности», М., Наука, 1990г.3. В.И. Фистуль, «Атомы легирующих примесей в полупроводниках» М., 3. В.И. Фистуль, «Атомы легирующих примесей в полупроводниках» М., Физматлит, 2004г. Физматлит, 2004г.4. Сб. «Нанотехнологии в полупроводниковой электронике» (отв. ред. А.Л. 4. Сб. «Нанотехнологии в полупроводниковой электронике» (отв. ред. А.Л.

Асеев\: Новосибирск: изд-во СО РАН, 2004г. Асеев\: Новосибирск: изд-во СО РАН, 2004г.5. Н.Н, Герасименко, Ю.Н. Пархоменко, « Кремний- материал 5. Н.Н, Герасименко, Ю.Н. Пархоменко, « Кремний- материал наноэлектроники», М., «Техносфера», 2006г. наноэлектроники», М., «Техносфера», 2006г.6. М.И. Горлов, В.А. Емельянов, А.В. Строганов «Геронтология 6. М.И. Горлов, В.А. Емельянов, А.В. Строганов «Геронтология кремниевых интегральных схем» М.: «Наука», 2004г. кремниевых интегральных схем» М.: «Наука», 2004г.7. В.И. Таланин «Моделирование и свойства дефектной структуры 7. В.И. Таланин «Моделирование и свойства дефектной структуры бездислокационных монокристаллов кремния»,-Запорожье: ТУ бездислокационных монокристаллов кремния»,-Запорожье: ТУ «ЗИРМУ», 2007г. «ЗИРМУ», 2007г.

8. Н.В. Немчинова «Поведение примесных элементов при производстве и 8. Н.В. Немчинова «Поведение примесных элементов при производстве и

рафинировании кремния» М.: ид «Академия естествознания», 2008г.рафинировании кремния» М.: ид «Академия естествознания», 2008г.

9.И.Ф. Червоный, В.З. Куцова, В.И. Пожуев, Е.Я. Швец, О.А. Носко, С.Г. 9.И.Ф. Червоный, В.З. Куцова, В.И. Пожуев, Е.Я. Швец, О.А. Носко, С.Г. Егоров, Р.М. Воляр «Полупроводниковый кремний: теория и Егоров, Р.М. Воляр «Полупроводниковый кремний: теория и технология производства», Запорожье, 2009 г.технология производства», Запорожье, 2009 г.

Наномонокристалл – это монокристалл, который характеризуется Наномонокристалл – это монокристалл, который характеризуется тем, что хотя бы один из его размеров равен или меньше удвоенной тем, что хотя бы один из его размеров равен или меньше удвоенной толщины поверхностного слоя. толщины поверхностного слоя.

FТ ЕЕФ 0

111Т

0

Ф lkhhklФ

еФ

Т

Т

Правило фаз в условиях гетерогенного равновесия нанофазПравило фаз в условиях гетерогенного равновесия нанофаз

Р,Т,Р,Т,RR

К-строк-К-строк-

С=Ф(К-1)+3-К(Ф-1)=К-Ф+3С=Ф(К-1)+3-К(Ф-1)=К-Ф+3

ТТплпл..~(R~(R))

кф

к

ф

ММ

ММ

2к1

112

11

М

....................................

....................................

....................................

....................................

....................................

М