Реферат на тему Использование в технологических процессах микроэлектроники окисного слоя SiO2, выращиваемого на поверхности полупроводниковой Si подложки, Методы получения SiO2, свойства, примеры применения

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 3

1.
Теоретическая часть. 4

1.1.
Применение оксидных пленок на кремнии в технологии. 4

интегральных
схем. 4

1.2. Методы
термического окисления кремния. 5

1.3. Методы
получения SiO2, свойства, примеры применения. 6

1.4.
Использование в микроэлектронике. 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 17

СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 18

Введение:

Кремний вырисовывается в
мироздании как, элемент, обладающий исключительным значением”, – В. И.
Вернадский. Начиная с конца 1950-х гг., кремний становится ведущим
полупроводниковым материалом благодаря успешному развитию методов зонной плавки
для очистки полупроводников. По распространенности он второй элемент после
кислорода.

Кремний является основным
компонентом ИС, транзисторов. Чистый кремний (примесей может быть меньше 10%) –
важнейший полупроводник, основа современной микроэлектроники, так как обладает
уникальными свойствами: кремний технологичен, инертен в обычных условиях,
выдерживает высокие температуры, сопровождающие процесс изготовления приборов и
интегральных схем.

Для производства
диэлектрических слоев нет необходимости специально искать диэлектрические материалы
– фирменный оксид SiO2, сформированный на кремнии, выполняет
изолирующие и маскирующие функции. Его запасы практически неограниченны.

Диоксид кремния
используется в производстве стекла, керамики, абразивов, изделий из бетона,
производстве кремния, в качестве наполнителя в производстве резины, в
производстве бескремниевых огнеупорных материалов, хроматографии и других
областях применения.

Например, в планарной
технологии интегральных схем широко применяются оксидные пленки SiО2.
Защита поверхности кремния при помощи SiO2 имеет определенные
преимущества по сравнению с покрытиями из других диэлектрических материалов,
таких как Si 3N4, SiO

Объект
исследования: диоксид кремния. Задачи исследования:

— изучить методы
получения SiO2, свойства, примеры применения.

— изучить использование в
технологических процессах микроэлектроники окисного слоя SiO2.

Заключение:

С конца 1950-х годов
кремний стал ведущим полупроводниковым материалом благодаря успешному развитию
процессов зонной плавки для очистки полупроводников. Это второй по
распространенности элемент после кислорода.

Кремний является основным
компонентом ИС, транзисторов. Чистый кремний (процент примесей может быть менее
10%) является основным полупроводником, основой современной микроэлектроники,
благодаря своим уникальным свойствам: он может быть изготовлен, инертен в
стандартных условиях и выдерживает высокие температуры при производстве
приборов и интегральных схем.

Оксидные пленки SiO2
широко используются в технологии планарных интегральных схем. Защита поверхности
кремния с помощью SiO2 имеет определенные преимущества перед
покрытиями из других диэлектрических материалов, таких как Si3N4,
SiO. Диоксид кремния SiO2 – диэлектрик универсального применения.

В нем удачно сочетаются
высокая химическая стойкость в окислительной среде, склонность к
стеклообразованию, что способствует формированию пористых пленок, и
удовлетворительные электрофизические свойства.

Диоксид кремния является
основным компонентом почти всех земных пород, он обладает высокой прочностью.

В современной
микроэлектронике кремний по-прежнему является основным материалом для
производства полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС).

Он используется в
качестве изолирующего слоя (например, в качестве подкатодного диэлектрика в
полевых транзисторах) и в качестве защитного слоя. Он производится в виде
тонких пленок путем термического окисления кремния, химического осаждения из
паровой фазы, магнетронного распыления.

Фрагмент текста работы:

1. Теоретическая часть 1.1. Применение оксидных пленок на кремнии в
технологии

интегральных схем В планарной технологии интегральных
схем широко применяются оксидные пленки SiО2. Защита поверхности
кремния при помощи SiO2 имеет определенные преимущества по сравнению
с покрытиями из других диэлектрических материалов, таких как Si3N4,
SiO. Диоксид кремния SiO2 – диэлектрик универсального применения.

В нем удачно сочетаются
высокая химическая стойкость в окислительной среде, склонность к
стеклообразованию, способствующая формированию беспористых плёнок,
удовлетворительные электрофизические свойства.

Крайне важно, что SiO2
легко растворяется в плавиковой кислоте HF, что дает возможность фотогравировки
планарных структур.

В то же время пленка SiO2
практически стабильна по отношению к смеси HF + HNO3, что позволяет
использовать ее в качестве маски при селективном травлении кремния.

Одной из важнейших
функций кремнеземной пленки является маскировка поверхности кремниевой подложки
от находящихся на ней атомов примесей, что позволяет диффузии происходить
только в областях, свободных от пленки SiO2.

Защитные свойства слоя
SiO2, препятствующие проникновению примеси, обусловлены тем, что бор
или фосфор взаимодействуют с SiO2 при температурах диффузии и
образуют на его поверхности боросиликатные или фосфосиликатные стекла [7].

Состав стекла
определяется количеством атомов бора или фосфора, содержащихся в SiO2 вместо
атомов кремния. Существует резкая граница между силикатным стеклом и оксидом
кремния, которая постепенно смещается к поверхности кремниевой подложки.

Поэтому диффузия бора или
фосфора в кремний не происходит до тех пор, пока боросиликатное или
фосфосиликатное стекло не достигнет границы кремния.

Еще одна важная функция,
выполняемая слоями SiO2 на поверхности кремниевой подложки, — защита
p — n-переходов, активных и пассивных элементов интегральной схемы. Это
стабилизирует их параметры и уменьшает влияние поверхности кремния на
электрические свойства элементов схемы. Кроме перечисленных применений, слои
SiO2 служат в качестве изолирующей основы для контактных площадок и
проводяще-коммутационных металлических соединений.

Качество слоев SiO2
на кремнии определяется их структурой. Наличие микродефектов в структуре пленки
часто является причиной производственных дефектов. Различают три типа дефектов
микроструктуры:

1) Поры, которые
возникают из-за несовершенного роста кристаллов;

2) границы кристаллов,
которые возникают в результате тенденции стеклообразной пленки к
перекристаллизации;

3) микротрещины, которые
образуются из-за несоответствия между коэффициентами теплового расширения
подложки и пленки [7].

Дефекты последних двух
типов могут быть устранены путем выбора технологического режима. Образование
пор может быть вызвано примесями и структурными дефектами на исходной
поверхности кремния. Поры часто могут образовываться в результате захвата
(улавливания) газа, а также когда точечные дефекты (вакансии) образуют
кластеры.

Наличие пор существенно
затрудняет использование оксидного слоя в качестве покровного (поскольку поры
являются каналами для диффузии) и в качестве изолятора (из-за возможного
короткого замыкания распределения алюминия на чипе в результате снижения
порогового напряжения пробоя). Как пленка также не подходит в качестве
пассивирующего слоя, она не обеспечивает герметичность структуры.