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TECNOLOGIE DEL SILICIO

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Perche’ il silicio

I primi dispositivi a semiconduttore utilizzavano il Germanio (Ge), con la formazione di giunzionitramite “lega”, un processo piu’ facile nel Ge (che fonde a937 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

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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

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Produzione di silicio policristallino

SiO2 + 2C

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Si + 2CO

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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.

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Produzione di silicio policristallino

Reattore per la

sintesi del polysilicon

2SiHCl3 + 2H2 2Si + 6HCl

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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 51022 cm-3

atomi di silicio)

Tecniche:

•Metodo Czochralski

•Metodo float-zone (zona fusa mobile)

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Metodo Czochralski

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Fase di crescita - apertura del cono

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Crescita del monocristallo

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Metodo float-zone

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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

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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

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Taglio della barra

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Trattamenti superficiali della fetta

• Lappatura

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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: