Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

В предыдущей статье рассказывается о том, что это за технология такая - кремний на изоляторе, и где она применяется.

Теперь схематично и кратко расскажу о том, как делают пластины кремния на изоляторе, из которых "пилят" чипы.

1) Ионное внедрение

Берут монолитную кремниевую пластину, бомбардируют ионами кислорода и затем нагревают.

Из соединения кремния и кислорода внутри пластины при нагреве образуется диоксид кремния, выступающий в качестве изолятора.

На нем остается тонкий поверхностный слой кремния, из которого потом можно будет вытравить транзисторы.

При производстве подложек приходится использовать сложные сильноточные ускорители ионов кислорода, что увеличивает цену подложек.

Еще один недостаток - большая плотность дефектов в верхнем слое кремния, возникающих из-за легирования кислородом.

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

2) Сращивание пластин

Образование поверхностного слоя производится путём прямого сращивания второй кремниевой пластины со слоем диоксида.

Гладкие, очищенные и активированные за счёт химической или плазменной обработки пластины складывают, подвергают сжатию и отжигу. На границе пластин происходят химические реакции, обеспечивающие их соединение.

Данная технология идеальна для изготовления подложек КНИ с толстым поверхностным слоем, но при его уменьшении начинает нарастать плотность дефектов в рабочем слое, усложняется технологический процесс и растёт стоимость готовых изделий.

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

3) Управляемый скол

Технология объединяет в себе свойства технологий ионного внедрения и сращивания пластин, используется фирмой Soitech.

В данном технологическом процессе используются две монолитные кремниевые пластины. Первая пластина подвергается термическому окислению, в результате чего на её поверхности образуется слой диоксида, затем ее верхняя лицевая поверхность подвергается насыщению ионами водорода с использованием технологии ионного внедрения.

Так в пластине создаётся область скола, по границе которой пройдёт отделение оставшейся массы кремния.

Обратите внимание: MIT: ядерная энергия является неотъемлемой частью будущего энергетики с низким содержанием углерода.

По завершении процедуры ионного внедрения пластина переворачивается и накладывается лицевой стороной на вторую пластину, после чего происходит их сращивание. На завершающей стадии проводится отделение первой пластины, в результате которого на поверхности второй остаётся слой диоксида и тонкий поверхностный слой кремния.

Отделённые части пластин используются в новом производственном цикле.

Важным преимуществом этой технологии является низкая плотность дефектов и использование стандартного оборудования.

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

4) Эпитаксия

При эпитаксии поверхностный слой образуется за счёт выращивания кремниевой плёнки на поверхности диэлектрика.

Данный метод позволяет создавать плёнки с меньшим количеством дефектов и демонстрирует отличные рабочие характеристики приборов.

При эпитаксии из парогазовой фазы в качестве газа-носителя используется водород, которым кремний переносится в зону роста пленки и осаждается на поверхности.

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

При молекулярно-лучевой эпитаксии вещество испаряется с помощью электронного пучка и затем осаждается на кристаллическую подложку.

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

5) UltraCMOS

Фирменная технология pSemi, использующая эпитаксию кремния на сапфировую подложку.

Из-за разности кристаллических структур кремния и сапфира возле их границы в осажденной пленке возникают дефекты упаковки. Верхний же слой пленки не имеет дефектов.

Пленку обстреливают ионами кремния, из-за чего дефектный кремний приобретает аморфную структуру.

Затем пластину отжигают, и аморфный кремний рекристаллизуется с меньшим числом дефектов (происходит твердофазная эпитаксия).

Верхний слой кремния окисляют до диоксида и убирают.

Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Экстремальная электроника. Часть 3. Методы изготовления приборов по технологии кремний на изоляторе.

Написать комментарий