фосфатирование кремния
фосфатирование кремния
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).
Re: фосфатирование кремния
Можно осадить, например, систему никель-фосфор из раствора с гипофосфитом. Но как будет идти диффузия при последующей термообработке не могу сказать.
"Я не видел людей страшней, чем толпа цвета хаки"
Re: фосфатирование кремния
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.
Re: фосфатирование кремния
Так любые стекла будут содержать металлы
Бог на стороне не больших батальонов, а тех, кто лучше стреляет (приписывается Вольтеру)
Re: фосфатирование кремния
пусть бы тогда эти стекловидные пленки или сплавы имели n-тип проводимости и не содержали хотя бы щелочных, щелочноземельных и редкоземельных
Re: фосфатирование кремния
А намазать, например, полифосфорную кислоту или фосфат аммония и прожарить не подойдет?
Re: фосфатирование кремния
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"
Re: фосфатирование кремния
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???
Re: фосфатирование кремния
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 )
Так-с! Следующая идея не бесплатна
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 )
Так-с! Следующая идея не бесплатна
Re: фосфатирование кремния
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 )
Так-с! Следующая идея не бесплатна
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.
Re: фосфатирование кремния
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 )
Так-с! Следующая идея не бесплатна
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!!!
Re: фосфатирование кремния
Приемущества понятны, наличие SiO2 в покрытии, видимо, не мешает, а что же мешает попробовать?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/
Re: фосфатирование кремния
тетраэтоксисилан можно перевести в пленку с использованием кроме воды растворителей типа спирты, ацетон......что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
Re: фосфатирование кремния
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):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??
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.offday писал(а):Расскажите плизз про свою следующую идею!!!
Re: фосфатирование кремния
Любую фосфорорганику от трибутилфосфата до хлорофоса.offday писал(а):что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
Re: фосфатирование кремния
А трихлориды пентахлорид и оксихлоридoffday писал(а):что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
Re: фосфатирование кремния
avor писал(а):А трихлориды пентахлорид и оксихлоридoffday писал(а):что фосфорсодержащее можно растворить в органическом растворителе??
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
Re: фосфатирование кремния
chemist-s писал(а):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):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??
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.offday писал(а):Расскажите плизз про свою следующую идею!!!
Насколько на практике сложен процесс приготовления полимера? Насколько дорогие и доступные материалы и насколько жесткие условия получения?
Очень интересная идея. Поделитесь поподробнее
Re: фосфатирование кремния
Это уже конкретные вопросы, пишите в личную почту.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
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 19 гостей