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:

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.