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Silicon Si (P-type) Evaporation Process Notes


Silicon (Si (P-type)) General Information

Silizium ist eines der am weitesten verbreiteten Elemente weltweit. Es ist dunkelgrau und halbmetallisch mit einer bläulichen Färbung. Es hat einen Schmelzpunkt von 1.410 °C, eine Dichte von 2,32 g/cc und einen Dampfdruck von 10-4 Torr bei 1.337 °C. Es ist ein sprödes Halbmetall, das leicht abplatzen kann. Silizium ist ein Halbleiter, der in der Elektronik- und Computerindustrie stark genutzt wird. Je nach Anwendung wird es oft mit Arsen, Phosphor oder Bor dotiert. Es wird unter Vakuum für die Herstellung von Schaltkreisen, Datenspeichern und Batterien verdampft.

Silicon Si (P-type) Specifications

WerkstofftypSilicium (P-Typ)
SymbolSi (P-Typ)
Atomares Gewicht28,0855
Ordnungszahl14
Farbe und AussehenDunkelgrau mit bläulicher Färbung, halbmetallisch
Wärmeleitfähigkeit150 W/m.K
Schmelzpunkt (°C)1.410
Wärmeausdehnungskoeffizient2,6 x 10-6/K
Theoretische Dichte (g/cm³)2,32
SputterDC, RF
Max. Leistungsdichte*
(Watt/Quadratzoll)
40*
Art des BondingIndium, Elastomer
DotierstoffBor
Z-Verhältnis0,712
ElektronenstrahlAusreichend
Elektronenstrahlverdampfer Material TiegeleinsatzFABMATE®‡, Tantalum
Temp. (°C) für gegebenen Dampfdruck Druck (Torr) 10-8:  992
10-6:  1.147
10-4:  1.337

* Dies ist eine Empfehlung, die auf unserer Erfahrung mit diesen Materialien in KJLC-Sputterkanonen basiert. Die Raten basieren auf nicht-gebondeten Targets und sind materialspezifisch. Gebondete Targets sollten mit geringerer Leistung betrieben werden, um ein Versagen des Bondings zu vermeiden. Gebondete Targets sollten je nach Material mit 20 Watt/Quadratzoll oder niedriger betrieben werden.

Z-Faktoren

Empirische Bestimmung des Z-Faktors

Leider sind der Z-Faktor und das Schubmodul für viele Werkstoffe nicht ohne weiteres verfügbar. In diesem Fall kann der Z-Faktor auch empirisch unter Verwendung der folgenden Verfahren bestimmt werden:

  • Legen Sie den Werkstoff ab, bis die Lebensdauer des Kristalls bei 50 % oder kurz vor dem Ende der Lebensdauer des Kristalls liegt, je nachdem, was früher eintritt.
  • Legen Sie ein neues Substrat neben den verwendeten Quarzsensor.
  • Stellen Sie die QCM Dichte auf den kalibrierten Wert ein; Werkzeug auf 100 %.
  • Nehmen Sie eine Null-Kalibrierung der Schichtdickenmessung vor.
  • Dampfen Sie ungefähr 1000 bis 5000 A des Werkstoffs auf das Substrat auf.
  • Verwenden Sie ein Profilometer oder Interferometer, um die tatsächliche Dicke der Substratschicht zu messen.
  • Stellen Sie den Z-Faktor des Instruments ein, bis der korrekte Dickenwert angezeigt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Kristalle häufig zu wechseln und den Fehler zu ignorieren. Die folgende Grafik zeigt den %-Fehler in der Rate bzw. Dicke bei Verwendung des falschen Z-Faktors. Bei einem Kristall mit einer Lebensdauer von 90 % ist der Fehler vernachlässigbar, selbst für große Fehler in dem programmierten gegenüber dem tatsächlichen Z-Faktor.

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