Диффузия примесей

Диффузия примесей в монокристаллический материал является одной из основных технологических операций при создании полупроводниковых приборов. При помощи ди( к )узии формируются области с определенным типом проводимости и градиентом концентрации в различных участках пластины полупроводникового материала, создаются диодные и транзисторные структуры, резисторы и прочие элементы интегральных схем. [c.150]

Как можно видеть, для расчетов по формуле (111.54) необходимо знание величины О, которая может быть найдена, если известен коэффициент диффузии примеси в твердой фазе От при рабочих условиях процесса противоточной кристаллизации, т. е. вблизи температуры плавления основного вещества, К сожалению, таких данных в литературе мало. Поэтому можно рекомендовать косвенный способ определения О из результатов опытов по определению разделительной способности кристаллизационной колонны в безотборном режиме с помощью формулы (111.51). Во избежание недоразумений следует отметить, что аппроксимирующие формулы для а(е, р) и Ь(е, р) в выражении [c.139]

Исследованиями установлено, что максимальных размеров взрывоопасные зоны достигают при интенсивном состоянии атмосферы, которое чаще всего бывает в период с 19 до 7 ч. Так, при закачке в резервуар стабильной нефти со скоростью 3500 мУч взрывоопасная зона может простираться на расстояние до 60 м от резервуаров. В соответствии с закономерностями атмосферной диффузии примесей при заполнении с той же интенсивностью наземного вертикального резервуара величина взрывоопасной зоны будет меньше приведенных величин. [c.170]

Так, когда скорость проникновения примеси внутрь зерен достаточно велика (мелкие зерна с широкими транспортными порами), то кинетика сорбции лимитируется скоростью массообмена, т. е. диффузией примеси из потока к поверхности зерен. Поскольку, как указывалось выше (стр. 135), этот массообмен практически заканчивается на небольшой высоте ке — (5—10) й над газораспределительной решеткой, а зерна достаточно интенсивно перемешиваются по всему объему аппарата, то выше этой зоны и а (х, (), и с (х, ) практически постоянны по всей высоте, т. е. а (х, О а (О и с(х, t) с t) = Ср (а). [c.189]

Филиппов Л,П, О самодиффузии и диффузии примесей в жидких углеводородах//Тепло- и массообмен в химической технологии. Казань, 1983. С. 3-6. [c.92]

Таким образом, совершенно очевидно, что в целом эффект очистки, достигаемый в кристаллизационной колонне, зависит от скорости диффузии примеси в движущихся по колонне кристаллах. Это предположение и лежит в основе модели, согласно которой лимитирующей стадией процесса массообмена в кристаллизационной колонне является диффузия в твердой фазе. В соответствии с этой моделью размер кристаллов, составляющих твердую фазу, играет большую роль в процессе массообмена. Экспериментальная проверка показала, что указанная модель хорошо согласуется с результатами опытов. Поэтому рассмотрим ее подробнее. [c.135]

В котором Lт — скорость термической диффузии примеси, т. е. количество примеси, переносимое через единицу сечения соединительной трубки в единицу времени р —плотность газовой [c.160]

С увеличением числа проходов кривые распределения примесей по длине слитка становятся все круче и устанавливается некоторое предельное, или конечное, распределение. Скорость движения зоны определяется в основном коэффициентом диффузии примесей в расплаве. Следовательно, интенсифицируя диффузию, например, перемешиванием расплава можно увеличить в несколько раз скорость перемещения зоны, а значит и эффективность очистки. Из-за различной плотности вещества в твердой и жидкой фазах наблюдается явление массопереноса, которое мало заметно при одном проходе, но становится заметным после нескольких проходов. Оно тоже влияет на эффективность очистки, так как может нарушить тепловой баланс слитка, определяющий длину зоны. [c.93]

РАБОТА 15. ДИФФУЗИЯ ПРИМЕСЕЙ В КРЕМНИИ [c.150]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов полупроводниковых схем и р—/г-переходов (см. гл. IX) основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налета-нию молекул (атомов) из газовой фазы и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закон анизотропии кристаллов (см. гл. IV), так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано 178], что различные грани кристаллов вольфрама обладают разной активностью по отношению [c.49]

Дефекты могут влиять на магнитные и термодинамические свойства кристаллов. Микротрещины, дислокации, вакансии делают кристаллы менее прочными. По микротрещинам и дислокациям быстро идет диффузия примесей внутрь кристалла. С дефектами этого рода связано изменение прочности, адсорбционных свойств, скопление примесей в некоторых местах, например по дислокациям, где может начаться образование новой фазы как результат кристаллизации примесей. [c.146]

В выделяющейся твердой фазе определяется ее концентрацией не во всем объеме расплава, а только в граничном слое. Поэтому реально наблюда-е 1ый коэффициент распределения (так называемый эффективный коэффициент распределения отношение концентрации примеси в твердой фазе к средней концентрации примеси в расплаве) отличается от теоретического, определяемого диаграммой состояния. Эффективный коэффициент распределения всегда лежит между значением равновесного коэффициента и единицей. Он зависит от скорости кристаллизации, коэффициента диффузии примеси в расплаве и толщины диффузионного слоя, т. е. от условий перемешивания расплава в зоне. Эта зависимость определяется нением, выведенным Бартоном, мом и Слихтером [c.202]

Применяемый в США режим газовой очистки состоит в подаче хлора при температуре печи 1000 °С, замене хлора на фреон при 2000 °С и последующей продувки печи азотом или другим инертным газом при ее охлаждении для исключения обратной диффузии примесей и удаления реагента из пор графита. [c.177]

Первая теория диффузии примесей в атмосфере была создана Г. И. Тейлором в 1915 г. [39] и В. Шмидтом в 1917 г. [40], которые предположили следующее дифференциальное уравнение [c.68]

Таким образом, в Настоящее время теория диффузии примесей в атмосфере при отсутствии препятствий разработана достаточно полно. Несмотря на многообразие формул все они могут быть получены из одного дифференциального уравнения (5.1) и приведены к аналогичному виду. Результаты расчетов по формулам совпадают при соответствующем подборе экспериментальных констант. [c.71]

Расчет ожидаемого загрязнения атмосферы базируется на закономерностях диффузии примесей. Для описания процесса диффузии газовых примесей, выделяющихся через неплотности технологического оборудования, рассмотрим источник выброса как вертикальную плоскость, на площади которой в каждый момент времени выделяется одинаковое количество газа. Плоскость расположена перпендикулярно направлению ветра и охватывает габариты оборудования. [c.102]

Главный механизм очищения атмосферы от соединений тяжелых металлов - их гравитационное, сухое и влажное осаждение. Распространение выбрасываемых предприятиями частиц, содержащих соединения тяжелых металлов, может быть описано видоизмененным уравнением турбулентной диффузии примеси (1.17), полученным на основании полуэмпирической теории турбулентности (Ровинский и Парамонов, 1994) [c.247]

Члены, содержащие компоненты осредненной скорости и, у, у, в направлении координатных осей х, у, г, описывают конвективный перенос примеси. В правой части уравнения сгруппированы члены, описывающие турбулентную диффузию примеси. коэффициенты турбулентной [c.134]

Уравнение (3.1) есть, по сути, уравнение неразрывности потока примеси Приближенно полагают, что силы плавучести, связанные с наличием фа-диента температуры по высоте атмосферы, не порождают осредненного движения по вертикали, но оказывают существенное влияние на структуру турбулентности. то есть на размеры и интенсивность пульсаций турбулентных вихрей Тогда, если ось х ориентирована по направлению ветра, то для ровной местности у=0, а если примесь пассивна, то и =0. Можно также пренебречь членом, учитывающим диффузию примеси в направлении оси х, так как диффузионный перенос в этом направлении значительно слабее конвективного. [c.134]

Чистые и особо чистые углеграфитовые материалы достаточно широко используется как при научных исследованиях, так и в промышленном производстве. Необходимая степень чистоты используеых материалов определяется конкретными условиями их применения и может бьггь достигнута методами термической или термохимической (ТХО) очистки. В частности, используемые для эмиссионных исследований спектральные углеграфитовые электроды различных марок могут быть получены только с использованием ТХО, предполагающей термообработку при температуре до 2700-3000°С в хлоро-фторной среде. Известно, что степень ТХО в значительной степени определяется скоростью диффузионных процессов в объеме очищаемого материала, в том числе скоростью обратной диффузии примесей в очищенный материал из окружающей среды в процессе охлаждения (так называемое обратное загрязнение). Таким образом, варьируя условия проведения ТХО, можно получить углеграфитовые материалы с различной степенью чистоты. [c.104]

Повышение температуры приводит к некоторому увеличению количества ионов, ибо в обычных условиях ионогенные молекулы в полимерах диссои ч рованы не полностью. В хорошо очищенных полимерах основным источником ионов являются процессы диссоциации с образованием положительно заряженных ионов. Для ряда полимеров, имеющих водородные связи, ионная проводимость может реализоваться и в результате самоионизации молекул. Процессы ориентации и кристаллизации таких полимеров приводят к тому, что водородные связи образуют длинные цепочки, через которые реализуется подвижность положительно заряженных ионов. Для кристаллических полимеров, содержащих малопроницаемые области молекулярной упорядоченности, движение ионов и диффузия примесей происходят по удлиненным путям в местах наибольшей дефектности структуры. В связи с этим увеличение числа дефектов в кристаллических полимерах приводит к росту g и коэффициента диффузии D. Для полимеров, имеющих надмолекулярные структуры, движение ионов в основном происходит через поверхности раздела внутри сферолитов и поверхностные слои на границах сферолитов. [c.201]

Нарушения идеальной структуры даже в самых мелких кристалликах возникают, главным образом, в результате тепловых колебаний, которые совершают частицы, находящиеся в узлах решетки. При таких колебаниях они смещаются из положений равновесия довольно значительно, особенно при высоких температурах. В некоторых случаях колебания столь велики, что частицы выходят из узлов решетки в междуузлия — так называемые дефекты Френкеля (рис. XIII.За). В других случаях частицы вовсе покидают кристалл (например, испаряются или выходят на поверхность), тогда в решетке остаются пустоты или вакансии, которые называются дефектами Шоттки (рис. XIII.36). И те и другие дефекты участвуют в тепловом движении и поэтому перемещаются внутри кристалла. Естественно, что присутствие дефектов облегчает диффузию примесей в кристаллах. Атомы примесей совершают скачки из одного узла решетки в другой. Такие скачки облегчаются, если возникают промежуточные незанятые узлы или между-узельные вакансии. [c.166]

В современной технологии полупроводниковых приборов особое значение имеют методы химического воздействия на исходный кристалл кремния, которые позволяют формировать в нем разнородные области п- и р-типа, окисленные участки поверхности и т. п.), являющиеся активными и пассивными элементами структуры. К этим методам прежде всего относятся отмывка и травление, служащие для удаления с поверхности примесей и нарушенного слоя, вызванного механической обработкой, создания определенного рельефа на поверхности пластины и т. п. формированне стеклообразных пленок на основе 810а, полученных или методами термического окисления, или осаждением из газовой фазы в результате химической реакции. Важную роль в технологии играют методы эпитаксиального наращивания, позволяющие создавать слоистые монокристаллические структуры с разнообразными электрофизическими свойствами. Непременным этапом физико-химической обработки кристалла при изготовлении прибора служит диффузия примесей донорного и акцепторного типов, при П0М01ДИ которой формируются области эмиттера и базы в транзисторах, резисторы и другие элементы интегральной схемы. [c.96]

Существенным преимуществом данного процесса является сравнительно низкая температура подложки. При этой температуре скорость диффузии примесей ничтожно мала, что позволяет получать резкие р —п-переходы на границе подложка—пленка. Кроме того, к потоку чистого кремния или германия можно добавлять в процессе рооа легирующие примеси обоих типов, обеспечивая любую необходимую [c.141]

III. Диффузия из бесконечно тонкого слоя, В этом варианте источ ник достаточно быстро обедняется примесью. При этом полагают, что диффузия идет только в кристалл х > 0), а внешняя граница диффузанта является отражающей. Примером такой системы служит диффузия примеси в кремний из тонкого поверхностного слоя, защищенного пленкой SiOj. Пленка окисла представляет собой отражающую границу, так как коэффициент диффузии примеси в SiOj обычно на несколько порядков меньше, чем в кремнии. Распределение примеси описывается экспоненциальным законом [c.154]

Распределение примеси в вытягиваемом из расплава слитке описывается уравнением (41). Уравнения (41—43) справедливы при соблюдении ряда условий — так называемых Пфановских приближений. Во-первых, коэффициент распределения — величина постоянная и не зависит от концентрации. Это отвечает предположению, что в диаграмме состояния системы основное вещество — примесь линии ликвидуса и отвечающая ей линия солидуса твердого раствора — прямые линии. Такое предположение оправдано только в области малых концентраций, и коэффициент распределения, вообще говоря, является функцией концентрации примеси. Во-вторых, диффузия в твердой фазе настолько мала, что ею можно пренебречь. В-третьих, примесь распределена по всему объему жидкой фазы равномерно. Так как фронт кристаллизации движется со скоростью, превышающей скорость диффузии примеси в расплаве, перед фронтом кристаллизации образуется слой, обогащенный примесью (когда коэффициент распределения меньше единицы), или, наоборот, обедненный примесью. Содержание примеси [c.201]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов, полупроводниковых схем п р— -переходов основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налетанию молекул (атомов) из газовой фазьг и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закош анизотропии кристалов, так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом,, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано, что различные грани кристаллов вольфрама обладают неодинаковой активностью по отношению к кислороду и разной способностью эмитировать электроны при нагревании между этими свойствами наблюдается коррелятивная зависи.мость. Медь быстрее всего окисляется в направлениях, перпендикулярных граням кубических кристаллов. Обнаружено,, что внутреннее строение пленки СигО определенным образом ориентировано по отношению к поверхности кристаллов меди, что называется явлением эпитаксии. [c.61]

Травление применяют для удаления поверхностного слоя кристалла после резки и шлифовки для уменьшения толщины кристалла для придания базовой области приборов необходимой геометрической формы (вытравливание углублений, рисок и т. п.), что часто делается по рисунку фотолитографическим методом для очистки поверхности перед другими технологическими операциями (вплавлением, диффузией примесей, эпитаксиальным наращиванием пленок и т. д.) для очистки изготовленных р— -переходов для выявления р— -переходов для подготовки поверхности к металлографическим исследованиям и физическим измерениям. При селективн зм травлении электрохимические методы лучше потому, что можио сделать маленький катод и приблизить его к пы-травливаемому участку полупроводника, являющегося анодом, или можно закрыть часть анода непроводящей пластинкой с отверстиями и т. п., тогда как при химическом травлении нужна защита по рисунку, что гораздо сложнее. [c.313]

Здесь X — отношение порового объема, отсчитываемого вдоль пласта от нагнетательной галереи, к некоторому характерному объему П t - отношение объема закачанной жидкости к объему I2 - водонасыщенность с, I/) - концентрации примеси в воде и в нефти а - количество сорбированной примеси /ь/1 - относительные фазовые проницаемости для воды и нефти Р - функция Баклея-Леверетта, равная доле воды в потоке П — капиллярный скачок межфазного давления, отнесенный к некоторому характерному давлению Р /) , Г - коэффициенты диффузии примеси в воде и нефти и - суммарная скорость фильтрации обеих фаз т - пористость. [c.176]

Поэтому при описании крупномасштабного процесса вытеснения нефти растворами активных примесей в полной системе уравнений пренебрегают капиллярным скачком межфазного давления, диффузией примеси и нерав-новесностью процессов сорбции и растворения примеси в нефти [c.176]

Содержание примесей в стеклоуглрроде выше, чем у стандартных графитов. Однако скорость диффузии примесей в стеклоугле-роде на три порядка ниже, чем в графитах на основе малозольных коксов. Поэтому скорость перехода примесей при контакте с расплавами и скорость их испарения в стеклоуглероде ниже, [c.62]

Подробно изложены современные представления о структуре границ зерен в поликристаллах — геометрическая теория, структурные дефекты, атомная теория с учетом энергетических параметров, взаимодействие границ с примесными атомами и т. д. Рассмотрены механизмы, определяющие прочностные и другие физические свойства поликристаллов, а также механизмы миграции и перестройки границ, зернограничного проскальзывания и охрупчивания (тре-щинообразования), сегрегации и диффузии примесей, представляющие значительный научный и практический интерес. Книга содержит результаты оригинальных исследований авторов, а также новые данные советских и зарубежных исследований. [c.319]

Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует Деформационномуупрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [97, 98] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпущенным полигонизация приводит к увелич ению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субгра- [c.115]

Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационному упрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [105, 106] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпущенным полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субграницах повышает скорость коррозии в кислых растворах вследствие снижения перенапряжения водорода на выделениях [107], а не вследствие облегчения анодной реакции. Последняя замедляется из-за понижения энергии, связанной с дислокациями, адсорбировавшими примеси старые дислокации травятся труднее, чем свежие . [c.116]

Очищенные пластины с выращенным на них эпитаксиальным слоем 81 или без него подвергают термич. обработке, включающей окисление, диффузию примесей или ионное легирование, отжиг пластины (в том случае, если примеси вводились ионным легированием), пиролитич. осаждение тонких пленок или их химическое осаждение из газовой фазы, гегтерирование. При реализации этих процессов осуществляется формирование активных областей и др. компонентов планарных структур. Вместе с тем термич. обработка приводит к возникновению мех. напряжений в пластине, вызывает образование дефектов, перераспределение примесей в объеме пластины и в приповерхностном слое. Чтобы уменьшить отрицат. последствия, термич. обработку проводят при сравнительно невысоких т-рах (ниже 900 °С), а для ускорения процесса применяют разл. способы, напр, окисление 81 проводят не в сухой, а во влажной среде при повыш. давлении. Для введения примесей все чаще вместо диффузии применяют ионное легирование (ионную имплантацию), к-рое по сравнению с диффузией обладает рядом преимуществ - универсальностью (возможность вводить практически любые в-ва в любую подложку), высокой воспроизводимостью, возможностью управлять профилем распределения примеси и изменять концентрацию вводимых примесей в широких пределах. [c.557]

Следует иметь в виду, что методы очистки вещества являются либо частично (абсорбция, экстракция, азеотропная и экстрактивная ректификация), либо полностью (диффузия примесей через пористые перегородки или через струю паров ртути, адсорбция, термическая диффузии, электромагнитные методы) термодинамически необратимыми [12]. В некоторой степени к термодинамически обратимым процессам очистки можно отнести обратимую абсорбцию, кристаллизацию из растворов и перегонку. По.чная или частичная необратимость методов очистки даже разбавленных растворов приводит к довольно высокой фактической затрате энергии, вслелстгше чего тр >ыодиламичс-ский к. п. д. составляет всего 1 - 10 -- 1 10" [13]. [c.9]

Наконец, даже при падежной герметизации мест соединения различных частей аппаратуры неизбежна диффузия примесей из окружающей среды через стенку аппарата. В технологии особо чистых неорганических веществ в подавляюн1ем большинстве случаев используются полимерные материалы. Оказалось, что изделия из полимерных материалов (листы, трубы) имеют мельчайшие поры и тонкие канальцы [2]. Помимо этого поздушш,1е загрязнения могут диффундировать через пустоты, образующиеся в результате беспрерывного колебательного движения отдельных элементов макромолекул. Полимеры с линейной структурой, вс имеющие полярных групп (полиэтилен, политетрафторэтилен, поливинилхлорид и другие), как более гибкие, являются и более проницаемыми для газа, чем высокомолекулярные соединения с пространственной структурой [2]. Необходимо отметить, что скорость диффузии газа резко возрастает с повышением температуры, и особенно в тот момент, когда полимер переходит из стеклообразного в эластичное состояние [3], Пластические материалы подвержены также микробиологической коррозии. Жизнедеятельность микроорганизмов, поселяющихся на полимерных материалах, может привести к тонкому перфорированию стенок аппаратуры и деструкции самого полимера [2]. В некоторых случаях плесень может прорастать [c.31]