Поверхностными состояниями

температурного травления кремния, арсенида и фосфида галлия и других полупроводников в парогазовых смесях. Газовое травление обеспечивает максимально достижимую чистоту поверхности, а также совмещается с такими процессами, как эпи-таксия и окисление, при проведении их в одном реакторе без извлечения пластины на воздух. Высокая чистота поверхности обеспечивается переводом всех поверхностных загрязнений и частично собственно атомов полупроводника в легколетучие соединения, уносимые потоком газа-носителя.

В полученном слое кроме SiO2 содержатся включения Si и SiO, размер которых зависит от парциального давления кислорода в газовой смеси. На качество и примесный состав оксида большое влияние оказывает чистота кислорода и кремния-катода. Недопустимо и наличие поверхностных загрязнений катода, для очистки которого применяют режим распыления аргоном при экранированной подложке.

Производимые на предприятии или поступающие со стороны основные материалы полупроводникового производства (поликристаллические полупроводники, металлы и неметаллы) перед употреблением разделывают, очищают от поверхностных загрязнений и взвешивают. Каждая из этих операций связана с неизбежным загрязнением перерабатываемого материала. Поэтому желательно получать исходные полупроводники и чистые вещества в такой форме и такой массы, которые позволяют использовать их непосредственно' после извлечения из упаковки без какой-либо дополнительной обработки. Подготовленные таким образом мате-

Помимо наиболее распространенных в технологии полупроводников графита и кварца, в качестве контейнерных материалов в последнее время все чаще применяют тигли и лодочки из стеклоуглерода и пиролитического нитрида бора BN. Они обладают высокой химической стойкостью, инертностью к расплавам различных металлов, полупроводников и флюсов, что обусловливает перспективное их использование в технологии разлагающихся полупроводниковых соединений. Подготовка контейнеров из стеклоуглерода и пиролитического нитрида бора состоит в травлении их смесью соляной и азотной кислот (в отношении 1:1) для удаления поверхностных загрязнений и сушке при 200—300 "С.

Примечание. Применяются и другие методы контроля: Оже-спектроско-ПИЯ, В ТОМ ЧИСЛе сканирующий Оже-микрозонд, масс-спектроскопия вторичных ионов, масс-спектроскопические (при электронной или ионной десорбции пОВврХ-ностных загрязнений), электронно-эмиссионная спектроскопия (измерение работы выхода электронов, контактной разности потенциалов),, эллипсометрия, фотоэмиссионная спектроскопия, ИК-спектроскопия. Эти методы позволяют проводить исследование адсорбированных поверхностных загрязнений на уровне л (10~~*— 10 ) монослоя.

приборам, в которых катоды хорошо очищены от поверхностных загрязнений и газы не содержат посторонних примесей.

Пути к ограничению поверхностных загрязнений (отравления) катода лежат, во-первых, в выборе материала для катода (так как' газовые компоненты, диффундирующие из глубин материала на поверхность катода, имеют у разных материалов различный объем) и, во-вторых, в обеспечении высокой чистоты рабочего газа при его введении в прибор и в период его эксплуатации.

При холодной сварке плотный контакт металл — металл возникает благодаря подводу механической энергии. Существенную роль при этом играет диспергирование поверхностных загрязнений в процессе пластической деформации и действие тангенциальных (продольных к поверхностям раздела) сил. Пластичность металлов зависит и от их собственных свойств (например, от типа кристаллической структуры и чистоты), и от внешних факторов (наприме'р, температуры и давления). В общем случае пластичность и, следовательно, способность к образованию холодносварных соединений особенно четко выражена у кристаллов с ГЦК решеткой, обладающих высокой чистотой, содержащих крупные ненапряженные зерна, если они к тому же находятся при высоких температурах и давлениях.

Электронно-дырочный переход нельзя создать простым соприкосновением пластин п- и р-типа, так как при этом неизбежен промежу- 3.1. Электронно-дырочный неточный слой воздуха, окислов или реход поверхностных загрязнений. Эти

загрязнения поверхности и повышается эффективность действия флюса на основной металл. Применение установки подобного рода позволяет получить при пайке наиболее однородное соединение, так как в нем удаляются посторонние частицы и вещества, могущие помешать смачиванию поверхностей. Кроме того, сама по себе кавитация также способствует удалению всех поверхностных загрязнений, которые в противном случае могли бы уменьшить площадь сцепления. На этой же установке можно производить очистку собранного узла после пайки. Высота слоя жидкости определяет площадь поверхности паяного узла, которая будет подвержена действию ультразвука. Таким способом можно

На олове в обычных атмосферных условиях образуется светлая тонкая окисная пленка, которую при пайке легко устраняют самыми мягкими флюсами. Поэтому пайка олова особых трудностей не вызывает. Подготовка олова под пайку обычно включает в себя простое удаление поверхностных загрязнений (обезжиривание) и обработку коррозионными канифольными флюсами.

Объемный образец. Метод стационарной поверхностной фото-' ЭДС основан на измерении разности потенциалов лежду освещенной и неосвещенной поверхностями полупроводни <ового образца. Электростатический потенциал поверхности полупроводника определяется приповерхностным изгибом энергетических зон. Изменение электростатического потенциала поверхности и результате генерации носителей заряда называют поверхностной фото-ЭДС. Это изменение обусловлено в основном двумя причинами. Во-первых, оно связано с пространственным перераспределением объемного заряда из-за наличия неравновесных носителей заряда в приповерхностной области и, во-вторых, с захватом Носителей заряда поверхностными состояниями. Влияние неравновесных носителей

Поверхностная емкость определяется поверхностными состояниями полупроводника, которые могут отдавать в его объем электроны и захватывать дырки или, наоборот, захватывать электроны и отдавать дырки. В первом случае на поверхности полупроводника возникает положительный заряд, во втором — отрицательный. В обоих случаях поверхностный заряд индуцирует в приповерхностной области полупроводника заряд противоположного знака. Этими слоями зарядов и обусловлено возникновение поверхностной емкости полупроводниковой подложки Cs, которая определяется соотношением

в зазоре образуется тянущее поле для дырок, под действием которого дырки переходят из ПЗС1 в ПЗС2, частично захватываясь поверхностными состояниями на границе полупроводник — диэлектрик.

Важное достоинство ПЗС с объемным каналом — низкий уровень шумов, обеспечиваемый устранением взаимодействия зарядовых пакетов с поверхностными состояниями. Их недостатком является значительно меньшая величина максимального зарядового пакета, что обусловлено большим расстоянием между затвором и областью накопления зарядов.

полупроводник — оксид, заполняются или опустошаются относительно быстро, так как в полупроводнике есть достаточное количество свободных электронов в зоне проводимости и дырок (пустых энергетических уровней) в валентной зоне. Из-за малого времени релаксации таких поверхностных состояний (10~8 — 1СР4 с) их называют быстрыми поверхностными состояниями ( 1.22).

В слое оксида концентрация носителей заряда ничтожно мала. Поэтому с изменением внешнего электрического поля поверхностные состояния, расположенные в слое оксида или на его поверхности, перезаряжаются медленно (время их релаксации велико) . Такие поверхностные состояния называют медленными поверхностными состояниями. Время релаксации медленных поверхностных состояний составляет обычно от миллисекунд до нескольких часов.

Поверхностная емкость определяется поверхностными состояниями полупроводника, которые могут отдавать в его объем электроны и захватывать дырки или, наоборот, захватывать электроны и отдавать дырки. В первом случае на поверхности полупроводника возникает положительный заряд, во втором — отрицательный.

Рассмотренные поверхностные состояния возникают на идеально чистой бездефектной поверхности, получить которую практически невозможно. В реальных условиях поверхностные свойства полупроводников определяются поверхностными состояниями, созданными главным образом чужеродными атомами (молекулами) на поверхности. На 8.26, в показана зонная структура полупроводника. Вертикальной прямой ВС обозначена одна из свободных его поверхностей. Предположим, что на этой поверхности химически сорбировалась частица М. При такой сорбции волновые •функции решетки и частицы перекрываются настолько, что частицу можно рассматривать как примесь, локально нарушающую периодичность потенциала решетки и приводящую к возникновению в запрещенной зоне поверхностного уровня.

Быстрые к медленные поверхностные состояния. Поверхностны, состояния, обусловленные дефектами поверхности и адсорбциее на ней чужеродных частиц, располагаются в непосредственной близости от поверхности и находятся в хорошем контакте с объемой полупроводника. Поэтому время установления равновесия этим состояний с объемом полупроводника (время перехода электронах из энергетических зон на поверхностные уровни или обратно) окав зывается очень небольшим («10~7 с). Такие состояния называют-••быстрыми поверхностными состояниями. Они имеют плотность порядка 1015 м"2, зависящую от характера обработки поверхности, и могут обладать большими сечениями захвата как для электронов, •так и для дырок, вследствие чего могут служить эффективными центрами рекомбинации.

При наличии на поверхности полупроводника поверхностных состояний способных заряжаться, помимо зарядов Qp и Qc возникает заряд Qss, захваченный этими состояниями (нижняя часть 8.34, д). Под влиянием поля этого заряда ВФХ структуры испытывают смещение .вправо или влево (в зависимости от знака заряда Qss) на величину QSS/C0. На 8.35 штриховой линией показана ВФХ структуры, смещенная влево под действием положительного заряда Qss, захваченного поверхностными 'состояниями (нижняя часть 8.34, д),

с поверхностными состояниями становится эквивалентным однородному по-