Исследование технологического процесса эпитаксиального выращивания кремниевых пленок. Технологические расчёты для процесса эпитаксии, страница 3

При подготовке к лабораторным работам, помимо настоящих методических указаний, следует также ознакомиться с темой по лекциям и учебной литературе [2,3], а также с методическими указаниями [4].

2.5. Некоторые технологические расчеты.

2.5.1. Расчеты по приготовлению легированных растворов SiCl₄ для получения к с заданным удельным сопротивлением.

Относительная атомная концентрация примеси () в эпитаксиальной пленке определяется с помощью графика (рис.3). Концен­трация примеси в рабочем растворе: , где  - коэф­фициент вхождения примеси в пленку. Определяется экспериментально. Для предварительных расчетов можно принять .

Концентрация примеси в первой лигатуре

.                                                         (14)

Концентрация после nразбавлений

.                                                         (15)

Коэффициент

,                                                            (16)

где ,  - соответственно, молярная масса SiCl₄ и легирующего вещества;  и  - плотность, ;  - количество легирующего вещества и лигатуры для последующего разбавления, ;  - количество чистого SiCl₄, используемого для приготовления лигатур, .

            Если количество рабочего раствора , , то количество требуемых разбавлений

,                                                              (17)

nокругляется до ближайшего большего целого числа.

            Количество последней лигатуры для приготовления рабочего раствора

.                                                               (18)

2.5.2. Расчёт относительной объёмной концентрации SiCl₄ в ПГС.

,                                                                 (19)

где  - расход водорода через испаритель, л/ч; Q – общий расход, л/ч. Коэффициент  - степень насыщения водорода парами  при прохождении через испаритель – равен

;                                                               (20)

, мм рт. ст.                                     (21)

            В соотношении (21)  - в К. Коэффициент  или  может быть также определён с помощью рис. 4.

2. 5. 3. Расход основных материалов.

            Расчёт количества водорода, расходуемого во время процесса:

, л,                                                        (22)

где Q – общий расход, л/ч;  - время, в течение которого расходуется водород во время процесса, ч.

            Расход SiCl₄:

, г,                                                    (23)

где  - л/ч;  - суммарное время предварительной продувки испарителя и роста плёнки, ч.

            Если объём баллона со сжатым газом , давление  (атм), то количество газа в баллоне ,  - давление ПГС в реакторе (атм).

            Для пересчёта необходимого количества SiH₄ вместо SiCl₄ следует исходить из того, что количество SiH₄ (в молях)

,

где ,  - концентрация SiH₄, SiCl₄ в ПГС;  - число молей SiCl₄. При переводе в газообразное состояние это составит

, л,                                          (24)

где  - температура ПГС, К; . Приведённое соотношение исходит из того, что общее время расходования  и  - одинаково.

            Агрегатное состояние и физические характеристики используемых веществ:

            SiCl₄ - жидкость, молярная масса (ММ) – 170, плотность – 1,48 ;

            SiH₄ - газ – ММ – 32, сжиженного газа – 0,44 ;

            PCl₃- жидкость, ММ – 137,5, плотность – 1,57 ;

            BBr₃ - жидкость, ММ – 250,5, плотность – 2,69 .

Лабораторная работа №3

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ ДЛЯ ПРОЦЕССА ЭПИТАКСИИ

3.1. Цель работы.

            Приобретение практических навыков в проведении технологических расчётов. В соответствии с табл. 3.1 необходимо рассчитать концентрацию легирующих примесей в рабочем растворе для получения плёнок с заданным удельным сопротивлением, технологические режимы, количество установок для обеспечения годовой программы, потребность в основных материалах. Подробное описание методов расчёта – в работе [4].