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TECNOLOGIE DEL SILICIO

TECNOLOGIE DEL SILICIO. Perche’ il silicio I primi dispositivi a semiconduttore utilizzavano il Germanio (Ge), con la formazione di giunzioni tramite “lega”, un processo piu’ facile nel Ge (che fonde a 937 ºC) rispetto al Si (che fonde a 1412 ºC) Ge : ridotto energy gap

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Presentation Transcript

  1. TECNOLOGIE DEL SILICIO

  2. Perche’ il silicio • I primi dispositivi a semiconduttore utilizzavano • il Germanio (Ge), con la formazione di giunzioni • tramite “lega”, un processo piu’ facile nel Ge (che fonde a • 937 ºC) rispetto al Si (che fonde a 1412 ºC) • Ge: ridotto energy gap • alte correnti inverse • limitato campo operativo ad alta T (max 70°C) • basse tensioni di breakdown • Il Germanio non possiede un ossido stabile

  3. Il silicio possiede un ossido stabile (SiO2) • L’SiO2 e’ un ottimo isolante • L’acido fluoridrico (HF) rimuove il biossido di silicio ma non il Si • L’SiO2 agisce come maschera nei confronti della diffusione di drogante • L’SiO2 riduce la densita’ di stati di interfaccia sulla superficie del Si • L’SiO2 puo’ essere usato come dielettrico delle strutture MOS

  4. Produzione di silicio policristallino SiO2 + 2C ---- Si + 2CO

  5. Produzione di silicio policristallino • Il silicio metallurgico viene fatto reagire con HCl gassoso per la sintesi di (Tricloro silano-tetracloruro di Si) SiHCl3- SiCl4- etc. • La miscela di SiHCl3- SiCl4- etc. viene distillata allo scopo di ottenere SiHCl3 di grado elettronico.

  6. 2SiHCl3 + 2H2 2Si + 6HCl Produzione di silicio policristallino Reattore per la sintesi del polysilicon

  7. Crescita del cristallo • monocristallo di Si privo di difetti • di grande diametro (fino a 12”) • di purezza di 1 parte per miliardo • (1013 cm-3 impurezze su 51022 cm-3 • atomi di silicio) • Tecniche: • Metodo Czochralski • Metodo float-zone • (zona fusa mobile)

  8. Metodo Czochralski

  9. Fase di crescita - apertura del cono

  10. Crescita del monocristallo

  11. Metodo float-zone

  12. Metodo float-zone (a zona fusa mobile) Le impurezze vengono segregate nella zona fusa Adatto per silicio ultrapuro ( = 20-100 -cm) Meno dell’1% dell’ossigeno presente con Czochralski

  13. Trattamento del monocristallo • Il monocristallo ora è pronto per essere rettificato. • Successivamente vengono incisi i flat per individuare visivamente il tipo ( p- o n-) di Si e l’orientazione cristallina

  14. Taglio della barra

  15. Trattamenti superficiali della fetta • Lappatura

  16. Trattamenti superficiali della fetta • Attacco chimico • La fetta viene trattata con HNO3/Hac e HF per rimuovere le cricche microscopiche e danni superficiali creati dal trattamento di lappatura. Lucidatura:

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