21.Получение защитных плёнок

Известны следующие методы получения защитных плёнок: 1) защита окислением SiO₂наSi; 2) анодное окисление в жидком электролите и окисление в газовой плазме (SiCl₄+ 3O₃→SiO₂+ 2Cl+ 2O₂); 3) нанесение пиролитического окисла (наGeзащитная плёнкаSiO₂) методом термического разложения органооксисиланов, например, тетраэтоксисилана –Si(OC₂H₅)₄(t_кип=167^оС); 4) метод окисления моносилана при температуре 150^оС:SiH₄ (1ч.) + О₂(3ч.) →SiO₂+ 2Н₂; 5) ÷ 9) защита плёнками нитрида кремния (Si₃N₄): 5) получение плёнки наSiпутём нагрева его при 1100÷1300^оС в атмосфереN₂: 3Si+ 2N₂→Si₃N₄; 6) реакция взаимодействия силана (SiH₄)cNH₃при 700÷1100^оС: 3SiH₄+ 4NH₃→Si₃N₄+ 12H₂; 7) реакцияSiCl₄cNH₃:SiCl4 + + 6NH₃→ 20-25^оС →Si(NH)₂+ 4NH₄Cl; 6(Si(NH)₂)_x+NH₃→ 400^oC→ 2(Si₃(NH₃)N₂)_x+NH₃ → 650^oC→ → 3(Si₂(NH)N₂)_x+NH₃→ 1250^oC→ 2αSi₃N₄; 8) реакция взаимодействияSiH₄сN₂H₄(гидразин):SiH₄+N₂H₄ =Si(NH)₂+ 3H₂,Si(NH)₂= (SiN₂)NH+ +NH₃, 3(SiN₂)NH= 3Si₃N₄+NH₃; 9) реакция взаимодействияSiBr₄cN₂: 3SiBr₄+ 2N₂→ 960^oC→Si₃N₄ + 6Br₂.

Защита с помощью легкоплавких стёколсопровождается следующими факторами: 1) слой стекла (пластмассы) связывает мигрирующие ионы, что способствует улучшению стабильности (надёжности) прибора во времени; 2) он герметизирует активные элементы от внешних воздействий; 3) слой стекла защищает также часть металлических вводов (для укрепления структуры прибора; 4) он действует как геттер металлических ионов, оставшихся на поверхности кристалла.

Применяются следующие составы и технологии обработки защитных стёкол: 1) халькогенидное стекло (As- 24%,S– 67%,I– 9%), готовится в нейтральной атмосфере при 500÷600^оС, наносится на кристалл при 250÷300^оС в течение 1 минуты; 2) стекло, состоящее из модификатора, кремнезёма и солей борной борной кислоты: модификаторы (40%),Al₂O₃– 5÷24%,ZnилиCd; 3) стекло составаSiO₂(80%),B₂O₃(14%),W(6%) наносят на кристалл путём испарения при 2000^оС, плёнка имеет большую механическую прочность и высокую стойкость к термоциклированию -196÷100^оС без появления трещин; 4) плёнка стекла, создаваемая в течение 1÷3 часов при 400÷700^оС в среде, содержащей О₂, пары окислов или галоидовPb,Sbи других металлов, атомыPbиSbвнедряются в решеткуO-Si-O(илиO-Ge-O), ослабляют межатомные связи и ускоряют процесс окисления поверхности стекла с образованием плёнки стекла; 5) порошкообразное стекло (50%PbO, 40%SiO₂, 10%Al₂O₃– дляSi-приборов; 60%PbO, 30%SiO₂, 10%Al₂O₃ – дляGe-приборов), делают суспензию в дист. Н₂О, наносят на поверхность и покрытие сплавляют при 1000^оС (наносят методом центрифугирования или осаждением из паровой фазы); 6) то же. что и п.5, но делают стекло состава: 70%SiO₂, 20%B₂O₃, 7,8%Li₂O,Na₂OилиK₂O, 5%Al₂O₃илиPbO, термообработка при 300^оС в течение 15 минут – образуется стеклообразная плёнка толщиной 1 мкм, затем на неё путём разложения этилокремниевой кислоты наносятSiO₂и далее проводят сплавление при 700÷900^оС, при этом получают стеклянную плёнку состава: 80%SiO₂, 18%B₂O₃, 2% щелочных металлов и окисловAl₂O₃илиPbO; 7) более эффективны боратные стёкла в системеSiO₂–ZnO–B₂O₃, например:SiO₂(22-25%) + борат цинка (32-38%) +Al₂O₃(12-20%) +ZnO(15-30%), КЛТР = 38 10^-7град^-1(0÷300^оС), Т_раб=700^оС, толщина плёнки 1÷20мкм.