Назвать основные виды эпитаксии.

Предыдущая123456789Следующая

Гетероэпитаксия - когда вещества подложки и нарастающего кристалла различны

Гомоэпитаксия - когда вещества подложки и нарастающего кристалла одинаковы.

Эндотаксия - когда осуществляется ориентированный рост одного кристалла внутри объёма другого.

11. Каковы основные методы осуществления эпитаксиального наращивания пленок?

Молекулярно-пучковая эпитаксия

Газофазная эпитаксия

Жидкофазная эпитаксия

12. В чем сущность молекулярно-лучевой эпитаксии?

эпитаксиальный рост в условиях сверхвысокого вакуума. В основе метода лежит осаждение испаренного в молекулярном источнике вещества на кристалическую подложку

6. Какие технологические факторы и почему влияют на структуру осаждаемых пленок?

Влияние технологических факторов на структуру пленок

Структура пленки (мелко- или крупнозернистая) определяется размером критического радиуса зародыша rкр.

Размеры критического зародыша rкр, его свободная энергия ΔGкp и скорость образования зародыша V зависят от технологических параметров процесса и исходных материалов.

Влияние природы осаждаемого материала

Разные вещества обладают различной теплотой испарения, которая прямо пропорциональна температуре кипения, с увеличением температуры кипения размеры критического радиуса зародышей должны уменьшаться.

У металлов с высокой температурой кипения (W, Mo Та, Ni, СУ и др.) образуются зародыши малого радиуса (мелкозернистая пленка). У металлов с невысокой температурой кипения ( Cd, Ag, Аи, Си, Al и др.) образуются крупные зародыши.

Влияние материала подложки.

Если материал подложки имеет большое сродство с осаждаемым веществом, то контактный угол φ куполообразного зародыша становится очень малым.

Такое явление используется в технологии РЭС для создания адгезионных подслоев при получении пленок из материалов, имеющих малое сродство с пластиной.

При этом сначала на пластину напыляют какой-либо материал с хорошей адгезией к пластине (φ→ 0), например Cr или W затем на него — основной материал (Аl, Си, Аи и т.п.), который будет осуществлять ту или иную заданную электрическую функцию.

Влияние температуры пластины.

Увеличение температуры ведет к росту ΔGкp и rкр. При этом плотность центров зародышеобразования уменьшается, агрегаты укрупняются, возникает крупнозернистая пленка.

Cкорость роста зародышей быстро убывает с увеличением температуры. В этом случае для создания сплошной пленки потребуется более продолжительное время.

Влияние плотности потока осаждаемых частиц.

Рост потока или скорости осаждения пленки приводит к уменьшению размеров зародышей и увеличению скорости их возникновения.



Однако в реальных условиях повышение скорости осаждения может привести и к увеличению размеров критических зародышей.

Влияние состояния поверхности

Скорость образования критических зародышей зависит от способности адсорбированных атомов диффундировать по поверхности и сталкиваться друг с другом.

Для шероховатой загрязненной неоднородной поверхности энергия адсорбции ΔGадс и энергия поверхностной диффузии ΔGдиф изменяются от участка к участку. Это приводит к уменьшению гкр и ΔGкp на различных участках, что сказывается на однородности осаждаемой пленки.

Вот почему в технологии ИМС необходимо иметь подложки с однородной чистой поверхностью.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

1. Какие требования предъявляются к защитным диэлектри­ческим пленкам?

· полная защита поверхности исходной подложки от проникновения через нее диффундирующих элементов (В, Р, Sb, As и др.),

· химическая стойкость ;

· стабильность во времени;

· однородность и бездефектность;

· высокое удельное сопротивление;

· электрическая прочность;

· высокая механическая прочность.

2. Какие исходные материалы могут быть использованы в качестве защитных пленок?

Наиболее широкое распространение в технологии ИМС нашли : диоксид кремния SiO2 и нитрид кремния Si3N4

3. В чем сущность механизма термического окисления крем­ния?

Окислитель, дошедший до поверхности оксида, адсорбируется на ней и растворяется в ней. Растворившийся в слое оксида окислитель диффундирует от поверхности раздела газовая фаза — оксид к границе раздела оксид — подложка кремния. Продиффундировавший через слой оксида поток окислителя подходит к границе оксид — кремний и вступает в реакцию с кремнием. В результате образуется новый слой оксида Δх.

4. Какие факторы и как влияют на скорость окисления кремния?

Повысить скорость роста оксидного слоя можно либо:

• увеличением давления газа в реакционной установке (повышение С1);

• повышением температуры процесса, поскольку коэффициент диффузии согласно уравнению Аррениуса D=D0exp(-EA/KT) сильно зависит от температуры;

• изменением состава окислителя.

5. Почему скорость окисления в парах воды выше, чем при окислении в сухом кислороде?

Более высокая скорость роста пленки по сравнению с окислением в атмосфере сухого кислорода объясняется меньшим диаметром молекулы окислителя (воды), меньшей энергией активации процесса диффузии (Ел ~ 0,8 эВ) и большим коэффициентом Диффузии (D = 9•10-10см2/с).

6. Каковы недостатки окисления в водяном паре?

Основной недостаток метода окисления в атмосфере водяного пара невысокое качество получаемых пленок и ухудшение защитных свойств (сильная пористость из-за наличия водорода и гидроксильных групп ОН).

7. В чем сущность комбинированного метода термического окисления?

Сухой и очищенный от примесей кислород пропускают через увлажнитель, где он насыщается водяными парами, а затем его подают в рабочую камеру

В производстве ИМС эффективными оказались двух и трехступенчатые способы термического окисления кремния — последовательное использование в качестве окислителя:

сухого кислорода,

влажного кислорода или водяного пара,

снова сухого кислорода.

Первая стадия в сухом кислороде направлена на получение топкой пленки SiO2 с совершенной структурой.

Вторая стадия (во влажном кислороде) применяется для ускорения процесса окисления и наращивания достаточной по толщине оксидной пленки.

Третья стадия (в сухом кислороде) используется вновь для получения на поверхности кремния совершенной структуры SiO2

8. В чем сущность химического метода осаждения диэлек­трических пленок?

Пары исходных соединений доставляются в камеру установки, где расположены нагретые до необходимых температур подложки.

В результате химической реакции необходимое для построения пленки вещество выделяется в твердой фазе, а побочные газообразные продукты удаляются из зоны расположения подложек.

9. Каковы механизм и особенности пиролитического осаж­дения оксидных пленок?

Для пиролиза применяют жидкие кремнийорганические соединения, из которых наиболее часто используют тетраэтоксисилан Si(ОС2Н5)4 (эфир этиловой ортокремниевой кислоты).

Газ-носитель (аргон, азот или активный кислород) насыщается парами тетраэтоксисилана и поступает в реакционную зону кварцевой трубы, где находится кассета с полупроводниковыми пластинами.

Диоксид кремния осаждается на пластинах, остальные продукты реакции уносятся газовым потоком из трубы. Скорость роста пленки SiO2 при температуре выше 700 °С достаточно велика, что позволяет получать слои толщиной в несколько мкм за 10 – 15 минут.

Методом пиролиза можно получать однородные, хорошо воспроизводящие рельеф поверхности структуры пленки. Однако такие пленки по своим свойствам несколько уступают термически выращенным.

10. Каков механизм химического осаждения пленок нитрида кремния?

Пленки Si3N4 но сравнению с SiO2 являются более плотными и менее проницаемыми для диффузантов.

Кроме того, пленки нитрида кремния можно выращивать во много раз быстрее при более низких температурах, чем пленки SiO2 . Пленки нитрида кремния получают, например, в результате взаимодействия между силаном и аммиаком при атмосферном давлении и температурах 600- -800 °С.

Скорость роста пленки Si3N4 достигает 100нм/мин и зависит от концентрации силана в рабочей камере и температуры процесса.

11. В чем сущность механизма плазмохимического осажде­ния диэлектрических пленок?

Механизм образования пленок при плазмохимическом осаждении сводится к трем основным стадиям — генерации в разряде ионов и радикалов, адсорбции их на поверхности подложки, перегруппировке адсорбированных частиц на поверхности.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОТОЛИТОГРАФИИ

1. Что такое литография?


7168047164446123.html
7168092379184272.html
    PR.RU™