ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электропроводность полупроводников из "Физика и химия полупроводников" Обычный технологический цикл химической обработки полупроводников состоит из травления, промывки и последующей сушки. Образующиеся при этом на поверхности германия и кремния соединения представляют собой те или иные производные гидроокисей этих элементов. [c.115] Связанная с ионами вода освобождается при гидролизе только частично, а при последующей сушке она интенсивно удаляется, оставляя в окисной пленке пустые места. Таким образом, обработка в щелочных травителях формирует на поверхности студенистую окисную пленку, содержащую после промывки большое количество воды и заметное число ионов (или Ыа ). Это вызвано неполнотой гидролиза, т. е. наличием в пленке молекул типа КзОеОд. Последующая длительная сушка удаляет молекулы воды, что и приводит к рыхлой структуре получаемой пленки. [c.116] В кислых средах, например в смесях типа НЫОз + НР, поверхностные окислы НаОеОд или Н2510з почти не диссоциируют на ионы и поэтому степень их гидратации гораздо меньше, чем в щелочных средах. Получаемая в этих условиях окисная пленка обладает менее рыхлой структурой или, как говорят, является компактной. Такие окисные пленки обладают пассивирующими свойствами, так как замедляют диффузию молекул из окружающей среды. [c.116] Поэтому при больших концентрациях НР образуется сильно гидратированная и рыхлая окисная пленка. Однако в употребляемых на практике травителях концентрация НР не слишком высока и окисная пленка компактна. [c.116] После длительной промывки и пребывании на воздухе состав получаемой окисной пленки не может зависеть от применявшегося травителя, так как в атмосфере воды и кислорода наиболее устойчивыми соединениями германия и кремния являются их гидроокиси, которые в конце концов и образуются. Следует только учитывать, что процессы промывки и сушки должны быть достаточно долгими для того, чтобы успели пройти медленные реакции гидролиза и гидратации. [c.116] Если окончательный химический состав окисных пленок при упомянутых выше условиях не зависит от применявшегося травителя, то их структура и толщина могут быть весьма различными. Это различие, однако, является не столько качественным, сколько количественным. Так, даже компактные окисные пленки, образующиеся при травлении в смеси НР + HNOз, обладают мелкопористой структурой и не могут надежно изолировать поверхность кристалла от воздействия окружающей атмосферы. В связи с этим заметим, что окисные слои, используемые специально для защиты поверхности, вообще не должны содержать химически связанной воды, а их толщина должна составлять несколько тысяч ангстрем ( 1 Л1к). Такие слои могут быть получены путем высокотемпературного окисления (Т 1300° К) в атмосфере сухого кислорода. По своей структуре и химическим свойствам они соответствуют стеклообразным соединениям типа кварца. [c.117] В 7 И 8 было показано, что в электропроводности твердых тел принимают участие только те валентные электроны, которые образуют ненасыщенные химические связи. Вспоминая оговорки, сделанные в 7, мы будем называть в дальнейщем эти электроны свободными. В случае, когда концентрация насыщенных химических связей значительно превосходит концентрацию ненасыщенных связей, считают, что перенос заряда по твердому телу осуществляется за счет перемещения дырок. Поскольку движение дырок противоположно движению валентных электронов (см. 8), то дырки являются носителями положительного заряда. [c.118] Концентрация свободных электронов в зоне проводимости полупроводников обычно от 10 до lO раз меньше концентрации валентных электронов (см. 8). Отсюда следует, что нулевая кинетическая энергия электронов в зоне проводимости чрезвычайно мала ( к 10 —10 5в) и рассчитанная по этим значениям длина волны X много больше, чем у металлов. [c.118] Кроме нулевой кинетической энергии электроны обладают и тепловой энергией , равной 3/2 кТ. При Г = 300° К /гТ = = 0,026 эв, что много меньше Для металлов, но существенно больше для полупроводников. Аналогичные рассуждения можно привести и для находящихся в валентной зоне дырок. [c.119] Поскольку волновые свойства электронов определяются нулевой кинетической энергией, движение электронов в металле необходимо рассматривать с точки зрения распространения элек-тромагнитны.х волн. Движение же электронов и дырок в полупроводнике (или диэлектрике) мы будем рассматривать подобно движению атомов или молекул газа, обладающих кинетической энергией, равной 3/2 кТ. [c.119] р — среднее время свободного пробега. [c.119] Вычисления, произведенные по формуле (80), показали, что при обычных плотностях тока и концентрациях носителей величина у р примерно равна 10 сл/се/с, т.е. добавочная скорость направленного движения электронов, возникающая под действием электрического поля, много меньше скорости их теплового движения при Т = 300° К. [c.120] Если скорость измерять в см1сек, а напряженность поля в в см, то подвижность носителей заряда будет выражаться в см 1в-сек. [c.121] Важной характеристикой материала, зависящей от его природы, является удельная проводимость о. Напомним, что удельная проводимость обратно пропорциональна удельному сопротивлению и часто выражается в ом см . [c.121] Вернуться к основной статье