TECNOLOGIE DEL SILICIO
1
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
2
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
3
Produzione di silicio policristallino
SiO2 + 2C
----
Si + 2CO
4
Produzione di silicio policristallino
• Il silicio metallurgico viene fatto reagire con
HCl gassoso per la sintesi di (Tricloro silanotetracloruro di Si) SiHCl3- SiCl4- etc.
• La miscela di SiHCl3- SiCl4- etc. viene distillata allo
scopo di ottenere SiHCl3 di grado elettronico.
5
Produzione di silicio policristallino
Reattore per la
sintesi del polysilicon
2SiHCl3 + 2H2
2Si + 6HCl
6
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)
7
Metodo Czochralski
8
Fase di crescita - apertura del cono
9
Crescita del monocristallo
10
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:
17