ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ. αρχικό υλικό. *στάδια επίπεδης τεχνολογίας. πλακίδιο Si. *ακολουθία βημάτων που προσθέτουν ή αφαιρούν υλικά στο πλακίδιο Si

Transcript

1 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ αρχικό υλικό + *στάδια επίπεδης τεχνολογίας πλακίδιο Si *ακολουθία βημάτων που προσθέτουν ή αφαιρούν υλικά στο πλακίδιο Si οξείδωση εναπόθεση διάχυση φωτολιθογραφία φωτοχάραξη

2 Παραγωγή πυριτίου sand reduction in arc furnace chlorination metallurgical grade silicon (98% pure) Siemens reactor poly-si thin Si rod chlorosilanee distillation ultrapure chlorosilane exhaust SiHCl 3 semiconductor grade polysilicon ( % pure) hydrogen electrical power

3 Ανάπτυξη μονοκρυστάλλων πυριτίου Μέθοδος Czochralski

4 Κοπή και λείανση μονοκρυστάλλων πυριτίου

5 Κοπή και λείανση μονοκρυστάλλων πυριτίου λείανση Si

6 Κοπή και λείανση μονοκρυστάλλων πυριτίου Συσκευές λείανσης

7 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Thin film deposition Φυσικές μέθοδοι Εξάχνωση Sputtering Χημικές μέθοδοι Chemical Vapor Deposition ( CVD ) Plasma υπόστρωμα Εφαρμογές : Επιμετάλλωση Πολυκρυσταλλικό πυρίτιο διηλεκτρικά, passivation

8 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Εξάχνωση

9 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Εναπόθεση κάτω από πλάσμα

10 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Sputtering

11 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Sputtering

12 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Πλεονεκτήματα του Sputtering ως προς την εξάχνωση Καλύτερος έλεγχος της σύστασης των λεπτών φιλμ στην περίπτωση που έχουμε χημικές ενώσεις. Στην εξάχνωση έχουμε εξάρτηση του κάθε συστατικού από την πίεση των ατμών και είναι δύσκολο να ελεγχθεί. Πιο ομοιόμορφες στρώσεις. Ο στόχος μπορεί να γίνει μεγαλύτερος απ ότι στην εξάχνωση έτσι ώστε να μπορεί να εξομοιωθεί με ένα σύνολο μικρών επικαλυπτόμενων πηγών με αποτέλεσμα να δίνει μεγαλύτερη ομοιομορφία σε σχέση με μια σημειακή πηγή.

13 Επιταξιακή Ανάπτυξη/εναπόθεση λεπτών υμενίων Φούρνος επιταξιακής ανάπτυξης

14 Εναπόθεση λεπτών υμενίων Chemical Vapor Deposition (CVD)

15 Μηχανισμός CVD SiCl 4 +H 2 SiCl 4 +H 2 +HCl SiCl 4 +H 2 Si υπόστρωμα HCl 1= Διάχυση των αντιδρώντων στην επιφάνεια του υποστρώματος 2= Προσρόφηση των αντιδρώντων από την επιφάνεια 3= Χημική αντίδραση, διάχυση και ενσωμάτωση σε μια θέση 4= Απομάκρυνση των υπολοιπόμενων προϊόντων από την επιφάνεια 5= Μεταφορά αυτών στην περιοχή ροής του αερίου

16 Παράδειγμα εναπόθεσης πολυκρυσταλλικού πυριτίου

17 Αντιδραστήρες LPCVD

18 Επιταξιακή ανάπτυξη μοριακής δέσμης Molecular beam epitaxy (MBE)

19 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Βασικά στάδια Επιταξιακή ανάπτυξη λεπτών στρώσεων οξείδωση φωτολιθογραφία διάχυση επιμετάλλωση

20 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Ιδιότητες του SiO 2 Εφαρμογές του θερμικού οξειδίου Μοντέλο οξείδωσης Το θερμικό οξείδιο είναι άμορφο πυκνότητα βάρους = 2,20 gr/cm 3 πυκνότητα μορίων = 2.23Ε22 μόρια/cm3

21 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Ιδιότητες του SiO 2 (1) Εξαιρετικός ηλεκτρικός μονωτής (ρ>1ε20 ohm-cm, Eg~9eV) Υψηλή τιμή ηλεκτρικού πεδίου διάσπασης (κατάρρευσης)>100mv/cm Σταθερή και αναπαραγώγιμη ενδοεπιφάνεια Si/SiO 2 Ομοιογενής ανάπτυξη του οξειδίου ανεξάρτητα από το σχήμα του Si.

22 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Ιδιότητες του SiO 2 (2) Το οξείδιο αποτελεί μια πολύ καλή μάσκα για ντοπάρισμα *εξαίρεση αποτελεί το Ga (p-τύπου πρόσμιξη) και μερικά μέταλλα, όπως Cu, Au Το οξείδιο χαράσσεται χημικά χωρίς να προσβληθεί το Si.

23 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Φούρνος οξείδωσης Παραγωγή ατμού για υγρή οξείδωση

24 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Πάχος πυριτίου που αναλώνεται

25 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Πάχος πυριτίου που αναλώνεται

26 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου

27 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove

28 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove

29 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove (2)

30 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove (3)

31 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Διαφορά μεταξύ ξηρής και υγρής οξείδωσης

32 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove (4)

33 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove (5)

34 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Κινητική της ανάπτυξης του οξειδίου Μοντέλο Deal-Grove (6)

35 ΕΠΙΠΕΔΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ-Βασικά στάδια Θερμική Οξείδωση Παράγοντες επίδρασης - θερμοκρασία - ατμόσφαιρα (ξηρή Ο 2, υγρή με υδρατμούς) - πίεση - κρυσταλλογραφική διεύθυνση - ντοπάρισμα υποστρώματος

36

37

38

39

40

41

42