Gaz composé de phosphore et d'hydrogène. Utilisé comme source pour introduire une impureté de type n (phosphore) dans le silicium. Extrêmement toxique.
Nom japonais: ホスフィン(PH3)
« Phosphine (PH3) » apparaît dans 10 questions d'entraînement réparties sur 6 thèmes, dont Matériaux de procédé (gaz et produits chimiques), Croissance épitaxiale, Environnement, santé et sécurité.
La phosphine (PH3) fournit le phosphore, le dopant de type n le plus courant pour le silicium. En implantation ionique, elle est dissociée et ionisée dans la source d'ions, et l'analyseur de masse sélectionne les ions P⁺. En CVD et en épitaxie, elle est injectée avec la source de silicium pour un dopage in situ, produisant du polysilicium conducteur pour les électrodes ou des zones de source et de drain en silicium dopé au phosphore (Si:P) à des concentrations de l'ordre de 10²¹ cm⁻³. Elle sert aussi au dépôt de verre phosphosilicaté (PSG) et, en croissance de semi-conducteurs composés, elle est la source de phosphore de matériaux comme le phosphure d'indium.
On n'a besoin que de quantités infimes de dopant : la phosphine pure exigerait des débits trop faibles pour qu'un régulateur de débit massique puisse les doser avec précision. La diluer à quelques pour cent ou à des niveaux de l'ordre du ppm dans l'hydrogène ou l'azote permet d'apporter la dose requise à des débits contrôlables. La dilution abaisse aussi la concentration libérée en cas de fuite, réduisant à la fois les risques toxique et d'incendie. Pour les implanteurs, la phosphine est souvent stockée adsorbée sur un solide poreux dans des conteneurs sub-atmosphériques, qui tendent à aspirer de l'air plutôt qu'à laisser fuir du gaz en cas de défaillance d'une vanne ou d'un raccord.
La phosphine est extrêmement toxique, avec des valeurs limites d'exposition professionnelle d'environ 0,05 ppm, et elle est aussi inflammable. Les usines conservent donc les bouteilles dans des armoires à gaz ventilées, la font circuler dans des lignes à double enveloppe et installent des détecteurs de fuite en continu reliés à des vannes d'arrêt d'urgence. Les effluents des équipements de procédé passent par des systèmes de traitement qui brûlent, lavent ou adsorbent l'hydrure n'ayant pas réagi avant rejet. Les sources sub-atmosphériques à adsorbant réduisent le risque de rejet massif, mais elles ne changent pas la toxicité du gaz : détection et extraction restent nécessaires.
L'arsine (AsH3) est l'autre hydrure source de type n ; l'arsenic est plus lourd et diffuse plus lentement que le phosphore, ce qui convient aux jonctions peu profondes. L'oxychlorure de phosphore (POCl3) est une source liquide utilisée en diffusion en four, où il forme un verre riche en phosphore à la surface de la plaquette ; il reste courant pour les émetteurs des cellules solaires en silicium cristallin. Pour le bore, dopant de type p, le diborane (B2H6) est le gaz habituel de dopage in situ et le trifluorure de bore (BF3) le gaz source habituel en implantation.
Réponse : B. Elles sont extrêmement toxiques et exigent une gestion rigoureuse des fuites
La phosphine et l'arsine sont des gaz si toxiques que leur concentration admissible est fixée à 0,05 ppm ou moins. On les gère rigoureusement en associant armoires à bouteilles, détecteurs de fuite, vannes de coupure d'urgence et systèmes d'abattement. Des récipients où le gaz est adsorbé sur un adsorbant poreux et délivré à une pression inférieure à la pression atmosphérique, pour limiter les fuites vers l'extérieur, sont aussi largement utilisés. Ce ne sont pas des gaz ininflammables et inoffensifs ; la phosphine est en outre inflammable.
Réponse : B. Parce que les quantités de dopant nécessaires sont infimes : la dilution facilite le contrôle précis du débit et réduit les risques liés à la toxicité et à la réactivité
Les quantités de dopant étant infimes, un gaz pur exigerait des débits trop faibles pour être contrôlés précisément par un régulateur de débit massique. Dilué à quelques % voire au niveau du ppm dans l'hydrogène ou l'azote, il permet de délivrer exactement la quantité requise avec un débit facile à gérer. La dilution abaisse aussi la concentration en cas de fuite et réduit les risques de toxicité et d'inflammation spontanée. Le diborane pur se décomposant progressivement même à température ambiante, la dilution améliore aussi sa stabilité.
Elle est très toxique à de très faibles concentrations, avec des valeurs limites d'exposition d'environ 0,05 ppm, et elle est inflammable. Une fuite peut nuire aux personnes avant d'être remarquée ; on ne la manipule donc qu'avec des armoires à gaz, des détecteurs de fuite, un arrêt automatique et un traitement des effluents.
C'est une source de type n : le phosphore possède cinq électrons de valence, un de plus que le silicium, si bien que chaque atome de phosphore en position substitutionnelle cède un électron. Les équivalents courants de type p sont le diborane et le trifluorure de bore.
La phosphine est un gaz utilisé dans les implanteurs ioniques et pour le dopage in situ pendant la CVD ou l'épitaxie. Le POCl3 est une source liquide utilisée dans les fours de diffusion, où il forme sur la plaquette un verre phosphoré à partir duquel le phosphore diffuse dans le silicium.
La phosphine et l'arsine sont des gaz si toxiques que leur concentration admissible est fixée à 0,05 ppm ou moins.
Quelle caractéristique de la phosphine (PH3) et de l'arsine…Le dopage se fait par ajout de phosphine ou de diborane.
Quels gaz sont utilisés comme précurseurs pour la croissanc…Le dopage in situ incorpore les dopants en injectant un gaz dopant (phosphine, diborane, etc.) pendant la croissance, ce qui évite les dommages cristallins de l'implantation ionique et le recuit haute température d'activation.
Comment appelle-t-on l'ajout de dopants simultanément à la …Pour le bore, on utilise BBr3, et comme sources gazeuses la phosphine ou le diborane.
Quel composé a été utilisé comme source de diffusion liquid…On utilise la phosphine (PH3) pour le phosphore, l'arsine (AsH3) pour l'arsenic et le GeF4 pour le germanium, etc.
Quel gaz est typiquement utilisé dans la source d'ions d'un…Arsine (AsH3) Croissance épitaxiale Implantation ionique Débit (throughput) Canalisation (channeling) Silane (SiH4) Recuit SiGe (silicium-germanium) Diffusion thermique LPCVD (CVD basse pression)