Тема 4
Эпитаксия.
Эпитаксия.
Эпитаксия – процесс выращивания (на полупроводниковой пластине) слоев с упорядоченной монокристаллической структурой (аналогичной структуре исходной пластины).
Два технологических пусти создания p-n-перехода.
Методы.
Метод газофазных эпитаксия.
Жидкофазаная эпитаксия.
Механизм газофазовой эпитаксии.
Перенос реагирующих веществ к поверхности подложки.
Адсорбция реагирующих веществ.
Присоединение атомов кремния к ступенькам роста.
Десорбция.
Перенос продуктов реакции к общему потоку газа.
Установка эпитаксильного наращивания.
1 – вентили; 2 – рабочая камера; 3 – индуктор; 4 – Кремниевая подложка; 5 – подставка; 6, 8 – источники легирующей примеси и тетрахлорида кремния; 7 – нагреватель.
Этапы:
Продувка аргоном.
Начинаем подавать водород (газовое травление поверхности пластины).
Газовое травление в HCl.
Эпитексиальное наращивание
От чего зависит полнота протекания реакции:
Температура подложки.
Скорость общего (суммарного) потока.
Ориентация подложки.
Недостаток хлоридного метода.
Процесс идет при очень высокой температуре, которая приводит к автолегированию (проникновение примесей из исходной пластины в растущий эпитаксиальный слой через газовую фазу).
Восстановление тетрабромидакремния в водороде.
.
.
.
Виды эпитаксии:
Все процессы, рассмотренные выше – автоэпитаксиальные. Автоэпитаксия – это процесс наращивания эпитаксиального слоя, незначительно отличающего по составу от пластины.
Гетероэпитаксия – когда на пластине A наращивается эпитаксиальный слой B.
Хемоэпитаксия…
Тема 5
Пленки на Si и других полупроводниках.
Назначение пленок SiO2.
Маскирование поверхности кремния при создании p-n-перехода.
Пленки SiO2 предназначены для защиты активных от пассивных элементов.
Слои SiO2 являются изолирующими при создании контактных площадок и проводников.
Создание диэлектрик-металл-диэлектрик-металл-… при создании микросхем.
SiO2 для создания МДП приборов.
Требования к SiO2.
Сплошность (бездефектная и так далее).
Иметь достаточную толщину.
Быть максимально чистыми.
Не создавать местных напряжений.
Высокие диэлектрические свойства!
Методы получения SiO2 на кремнии.
Химический метод получения пленок.
Si + HNO3 = ↓SiO2 + ↑NO2 + ↑NO + H20.
Электрохимический метод получения пленок.
Метод термического окисления.
Достоинства:
Достаточно высокое качество (Si + O2 = SiO2).
Равномерность по толщине и структуре пленки.
Обладает высокими диэлектрическими свойствами.
Прекрасно вписывается в любую цепочку изготовления ИМС.
Составные части процесса окисления.
Абсорбция.
Диффузия через растущий слой SiO2.
Окисление.
, где x – толщина оксида, t – время окисления, k – постоянная окисления (k = f (T и ).
,
Процесс ведется при температуре 1000-1200°С. При этом методе получают очень плотные слои оксида.
Что бы получить оксид - 1 микрон нужно окислять 20 часов. Скорость 500 .
2Si + 2H20 = SiO2 + 2H2↑ - разрыхление пленки.
.
Сухой кислород. Кран k1 открыт, подаем кислород.
Пары воды. Кран k1 закрыт, а краны k2 и k3 открыты.
Увлажненный кислород. Так же, как и в случае 2, только подается на аргон, а кислород.
Пиролиз Si(OC2H5)4.
Si(OC2H5)4 =↓SiO2 + 4C2H4↑ + 2H2O↑.
С
300-400°С
Окисление силана: SiH4 + 2O2 = ↓SiO2 + 2H2O↑.
Окисление с помощью CO2. Этот метод применяется при эпитаксиальном наращивании.
SiCl4 + 2H2 + 2CO2 SiO2 + 2CO↑ + 4HCL↑.
0,1% ≈3% 96,9%
Образование SiO2 газотранспортным методом.