фосфатирование кремния

обсуждение проблем неорганической химии, неорганического материаловедения, химии твердого тела и всего, что с этим связано
inorgancis, materials and solid state chemistry for professionals
Ответить
offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

фосфатирование кремния

Сообщение offday » Пн ноя 22, 2010 11:58 pm

Подскажите пожалуйста, возможно ли электрохимическое (или химическое) осаждение фосфорсодержащих соединений на поверхности кремниевой пластины (например в виде пленки). Возможно ли проведение фосфатирования кремниевой поверхности по аналогии тому, как это делается для металлических изделий (я имею ввиду образование пленки фосфорсодержащей соли на поверхности). Делается это для дальнейшей диффузии фосфора (при термическом отжиге).

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 3481
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение antabu » Вт ноя 23, 2010 7:09 am

Можно осадить, например, систему никель-фосфор из раствора с гипофосфитом. Но как будет идти диффузия при последующей термообработке не могу сказать.
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Вт ноя 23, 2010 10:21 pm

Большое спасибо за ответ. Это как один из вариантов. Однако для осажденного фосфорсодержащего соединения (сплава, пленки или чего угодно) должна быть n-проводимость. Это одно из основных требований. Желательно, конечно, чтобы то, что осадится на поверхности кремния, не имело примеси металла (после термообработки дефектность будет дикая). Интересно, возможно ли химическое осаждение фосфорсиликатного стекла в виде пленки.

Аватара пользователя
amik
Сообщения: 23125
Зарегистрирован: Вс мар 05, 2006 9:32 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение amik » Ср ноя 24, 2010 12:10 am

Так любые стекла будут содержать металлы :?
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Ср ноя 24, 2010 12:27 am

пусть бы тогда эти стекловидные пленки или сплавы имели n-тип проводимости и не содержали хотя бы щелочных, щелочноземельных и редкоземельных

Аватара пользователя
chemist-s
Сообщения: 1092
Зарегистрирован: Вт дек 08, 2009 9:33 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение chemist-s » Ср ноя 24, 2010 12:50 am

А намазать, например, полифосфорную кислоту или фосфат аммония и прожарить не подойдет?

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Ср ноя 24, 2010 9:56 pm

chemist-s писал(а):А намазать, например, полифосфорную кислоту или фосфат аммония и прожарить не подойдет?

Очень даже интересный вариант. И его раньше использовали:
Исторически на первом этапе разработки метода диффузии из поверхностного источника для непосредственного нанесения на поверхность кремниевых пластин были использованы наиболее простые и доступные неорганические соединения, обладающие достаточной растворимостью в воде и в этиловом спирте: H3BO3, H3PO4, (NH4)3PO4, B2O3, Al(NO3)3 и т.д. Эта технология широко применялась в производстве силовых полупроводниковых приборов. Растворы кислот или солей распыляют на кремниевые пластины из пульверизатора, капают из пипетки или наносят методом погружения пластин в раствор. Затем пластины после кратковременной сушки (для испарения растворителя) подвергаются высокотемпературной обработке при 1000 ÷ 1300°С для проведения диффузии.
Создание электронного слоя с использованием поверхностного источника на основе ортофосфорной кислоты осуществлялось обычно в два приема. На первой стадии на одну поверхность пластины наносится две-три капли водного или спиртового раствора ортофосфорной кислоты, которые разгоняют по пластине с помощью центрифуги. Пластины высушивают и помещают в диффузионную установку, нагретую до температуры около 1050°С, на 20 – 30 мин (в зависимости от поверхностной концентрации акцепторов). После этого пластины извлекают из диффузионной установки, протравливают в плавиковой кислоте, а затем промывают в деионизованной воде, высушивают и помещают в диффузионную печь, нагретую до 1150 – 1250°С, где выдерживают заданное время.
Эти методы нанесения диффузанта обладают высокой производительностью, требуют несложного технологического оборудования. Диффузия проводится в открытой трубе, чаще всего на воздухе. Данные методы позволяют получать как низкие, так и высокие концентрации легирующей примеси, причем низкие концентрации – в одноступенчатом режиме без последующей разгонки. Нанесение диффузанта в виде растворов неорганических соединений на поверхность кремния дает возможность регулировать поверхностную концентрацию бора и фосфора в пределах 1017 ÷ 1021 см−3 в основном за счет изменения концентрации раствора. Однако растворы простых неорганических соединений не обладают пленкообразующей способностью, и после испарения растворителя на поверхности полупроводниковой пластины остается тонкий слой закристализовавшегося диффузанта. Поэтому ни нанесение капель спиртового раствора, ни напыление раствора из пульверизатора не обеспечивают в итоге однородного по толщине слоя диффузанта, а следовательно, и строгого контроля количества соединения легирующего элемента в слое на единице площади поверхности. В результате разброс величины поверхностного сопротивления при использовании этих источников диффузии может достигать 200 % и более как в пределах поверхности одной пластины, так и между пластинами.

И теперь может кто-нибудь подскажет, что "намазать" или осадить на пластине, чтобы потом ее "прожарить"

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Пн ноя 29, 2010 12:03 am

chemist-s писал(а):А намазать, например, полифосфорную кислоту или фосфат аммония и прожарить не подойдет?

А в этом случае при термическом отжиге P2O5, водичка и аммиак не улетят? Поразлагаю соли нафиг и улетят газообразные продукты, а диффузия не пойдет??? :?

Аватара пользователя
chemist-s
Сообщения: 1092
Зарегистрирован: Вт дек 08, 2009 9:33 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение chemist-s » Пн ноя 29, 2010 12:47 am

Ну, не сразу же улетит фосфорный ангидрид, все-таки т. возгонки 359 град.Ц. Пока будет улетать, м.б. что-то успеет "въесться" в поверхность, как в случае с ортофосфорной кислотой.

Еще одна идея - приготовить фосфорно-кислую соль полимерного электролита типа поли-диметил-диаллил аммония. Полимерная матрица обеспечит равномерное распределение фосфора по поверхности, но при испарении растворителя закристаллизоваться не сможет (такие полимеры обычно не кристаллизуются, т.к. "дикая" смесь - кусается, скукоживается, стеклезуется, но не кристаллизуется ни за что :lol: )

Так-с! Следующая идея не бесплатна :D

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Пн ноя 29, 2010 7:57 pm

chemist-s писал(а):Ну, не сразу же улетит фосфорный ангидрид, все-таки т. возгонки 359 град.Ц. Пока будет улетать, м.б. что-то успеет "въесться" в поверхность, как в случае с ортофосфорной кислотой.

Еще одна идея - приготовить фосфорно-кислую соль полимерного электролита типа поли-диметил-диаллил аммония. Полимерная матрица обеспечит равномерное распределение фосфора по поверхности, но при испарении растворителя закристаллизоваться не сможет (такие полимеры обычно не кристаллизуются, т.к. "дикая" смесь - кусается, скукоживается, стеклезуется, но не кристаллизуется ни за что :lol: )

Так-с! Следующая идея не бесплатна :D



Может быть вы посоветуете что-нибудь по поводу следующего материала:
гидролизующееся пленкообразующее вещество (например, тетраэтоксисилан, Si(OC2H5)4), растворенное в органических полярных жидкостях, под действием незначительных количеств влаги превращается в результате гидролиза в нерастворимое, формирующее пленку вещество (например, SiO2) и EtOH/
вещество, остающееся в исходном растворе. Раствор, содержащий вещества с легирующими пленку добавками (тоже в виде гидролизующихся соединений), может быть нанесен на покрываемую пленкой поверхность кремниевой пластины методом центрифугирования (как фоторезист) или пульверизацией.
Этот растворный способ получения пленок ФСС и БСС, содержащих диффузант, имеет целый ряд преимуществ: высокая точность дозировки примеси в окисле и возможность плавной регулировки поверхностной концентрации примеси в кремнии за счет изменения ее в источнике; высокая однородность толщины пленки от пластины к пластине в партии пластин; малая длительность процесса нанесения источника, простота и недефицитность используемого оборудования. Преимущества данного способа заключаются еще и в том, что процесс нанесения источника диффузии проходит при низких температурах (нанесение пленки осуществляется при комнатной температуре, ее сушка при температурах порядка 60 °С), и в том, что изменение количества и содержания легирующих примесей в источнике может быть легко осуществлено изменением состава исходной растворной композиции с сохранением всех остальных операций нанесения источника неизменными.

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Пн ноя 29, 2010 8:03 pm

offday писал(а):
chemist-s писал(а):Ну, не сразу же улетит фосфорный ангидрид, все-таки т. возгонки 359 град.Ц. Пока будет улетать, м.б. что-то успеет "въесться" в поверхность, как в случае с ортофосфорной кислотой.

Еще одна идея - приготовить фосфорно-кислую соль полимерного электролита типа поли-диметил-диаллил аммония. Полимерная матрица обеспечит равномерное распределение фосфора по поверхности, но при испарении растворителя закристаллизоваться не сможет (такие полимеры обычно не кристаллизуются, т.к. "дикая" смесь - кусается, скукоживается, стеклезуется, но не кристаллизуется ни за что :lol: )

Так-с! Следующая идея не бесплатна :D



А если взять кристаллический P2O5 и какой-нибудь материал в виде производных винила, которые деполимеризуются при повышенной температуре (типа как инертный наполнитель)--или не прокатит?? :?
Расскажите плизз про свою следующую идею!!! :shuffle:

Аватара пользователя
chemist-s
Сообщения: 1092
Зарегистрирован: Вт дек 08, 2009 9:33 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение chemist-s » Пн ноя 29, 2010 8:50 pm

offday писал(а):Может быть вы посоветуете что-нибудь по поводу следующего материала:
гидролизующееся пленкообразующее вещество (например, тетраэтоксисилан, Si(OC2H5)4), растворенное в органических полярных жидкостях, под действием незначительных количеств влаги превращается в результате гидролиза в нерастворимое, формирующее пленку вещество (например, SiO2) и EtOH/
Приемущества понятны, наличие SiO2 в покрытии, видимо, не мешает, а что же мешает попробовать?

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Пн ноя 29, 2010 8:57 pm

тетраэтоксисилан можно перевести в пленку с использованием кроме воды растворителей типа спирты, ацетон......что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??

Аватара пользователя
chemist-s
Сообщения: 1092
Зарегистрирован: Вт дек 08, 2009 9:33 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение chemist-s » Пн ноя 29, 2010 9:28 pm

offday писал(а):А если взять кристаллический P2O5 и какой-нибудь материал в виде производных винила, которые деполимеризуются при повышенной температуре (типа как инертный наполнитель)--или не прокатит?? :?
Думаю, не прокатит, т.к. нужен инертный по отношению к P2O5 и абслютно сухой полимер, а анигидрид в таких не растворяется. Поэтому-то я и предложил растворить его в ПФК.
offday писал(а):Расскажите плизз про свою следующую идею!!! :shuffle:
Следующая идея чисто химическая, основана на личном опыте, она позволяет приготовить фосфорсодержащий органический полимер на основе поличетвертичных солей, растворимый в воде и спиртах. Если его нанести на пластинку и растворитель высушить, то получим равномерную пленку (также как в случае с Si(OEt)4), которая будет состоять только из следующих элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор; никаких металлов не будет. Если теперь эту пленку прожарить при 1000 градЦ, то после улетучивания всей органики получим равномерное распределение фосфора. Если будет мешать азот, то можно разработать полимер на основе оксониевых полимерных солей.

Аватара пользователя
chemist-s
Сообщения: 1092
Зарегистрирован: Вт дек 08, 2009 9:33 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение chemist-s » Пн ноя 29, 2010 9:33 pm

offday писал(а):что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
Любую фосфорорганику от трибутилфосфата до хлорофоса.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 12285
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение avor » Ср дек 01, 2010 3:57 pm

offday писал(а):что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
А трихлориды пентахлорид и оксихлорид

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Ср дек 01, 2010 10:27 pm

avor писал(а):
offday писал(а):что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
А трихлориды пентахлорид и оксихлорид


проблема в том, что диффузия проходит при температурах около 1000град, поэтому пройдет также диффузия хлора, а нам такое не катит. поэтому обсуждаем в основном ангидрид, кислоту, или органику фосфорсодержащую без других гетеро атомов

offday
Сообщения: 54
Зарегистрирован: Пн ноя 22, 2010 10:29 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение offday » Ср дек 01, 2010 11:02 pm

chemist-s писал(а):
offday писал(а):А если взять кристаллический P2O5 и какой-нибудь материал в виде производных винила, которые деполимеризуются при повышенной температуре (типа как инертный наполнитель)--или не прокатит?? :?
Думаю, не прокатит, т.к. нужен инертный по отношению к P2O5 и абслютно сухой полимер, а анигидрид в таких не растворяется. Поэтому-то я и предложил растворить его в ПФК.
offday писал(а):Расскажите плизз про свою следующую идею!!! :shuffle:
Следующая идея чисто химическая, основана на личном опыте, она позволяет приготовить фосфорсодержащий органический полимер на основе поличетвертичных солей, растворимый в воде и спиртах. Если его нанести на пластинку и растворитель высушить, то получим равномерную пленку (также как в случае с Si(OEt)4), которая будет состоять только из следующих элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор; никаких металлов не будет. Если теперь эту пленку прожарить при 1000 градЦ, то после улетучивания всей органики получим равномерное распределение фосфора. Если будет мешать азот, то можно разработать полимер на основе оксониевых полимерных солей.

Насколько на практике сложен процесс приготовления полимера? Насколько дорогие и доступные материалы и насколько жесткие условия получения?
Очень интересная идея. Поделитесь поподробнее :shuffle:

Аватара пользователя
chemist-s
Сообщения: 1092
Зарегистрирован: Вт дек 08, 2009 9:33 pm

Re: фосфатирование кремния

Сообщение chemist-s » Чт дек 02, 2010 12:24 am

offday писал(а):Насколько на практике сложен процесс приготовления полимера? Насколько дорогие и доступные материалы и насколько жесткие условия получения?
Очень интересная идея. Поделитесь поподробнее :shuffle:
Это уже конкретные вопросы, пишите в личную почту.

Ответить

Вернуться в «неорганическая химия и химия твердого тела / inorganic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя