Реферат: Электронные и микроэлектронные приборы
Àíîäèðóåìûé îáðàçåö 4 íàõîäèòñÿ ïîä ïîëîæèòåëüíûì îòíîñèòåëüíî ïëàçìû ïîòåíöèàëîì fà (ïîòåíöèàëîì ôîðìîâêè), êîòîðûé ïîäàåòñÿ íà îáðàçåö ÷åðåç ñïåöèàëüíûé êîíòàêò. Ïðè ýòîì âåëè÷èíà fà ìîæåò áûòü îòðèöàòåëüíîé îòíîñèòåëüíî çåìëè, ïîñêîëüêó ðàâíîâåñíûé ïîòåíöèàë ïëàçìû îòðèöàòåëåí. Âíåøíÿÿ ïîâåðõíîñòü îêñèäà â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïëàçìîé ïðèîáðåòàåò "ñòåíî÷íûé" ïîòåíöèàë fb,
êàê ïðàâèëî, îòðèöàòåëüíûé îòíîñèòåëüíî ïîòåíöèàëà íåâîçìóùåííîé ïëàçìû fï . Åñëè îáðàçåö èçîëèðîâàí îò âíåøíåé ýëåêòðè÷åñêîé öåïè (ïëàçìåííîå îêñèäèðîâàíèå), òî åãî ïîâåðõíîñòü ïðèîáðåòàåò "ïëàâàþùèé" ïîòåíöèàë ff . Íàëè÷èå àíîäíîãî ïîòåíöèàëà fà íà îáðàçöå âûçûâàåò ïðîòåêàíèå ÷åðåç íåãî àíîäíîãî òîêà Ia (èëè òîêà ôîðìîâêè), êîòîðûé ñîñòîèò èç èîííîé ñîñòàâëÿþùåé Ii, âûçûâàþùåé ðîñò îêñèäà, è ýëåêòðîííîé ñîñòàâëÿþùåé Ie. ×åì áîëüøå äîëÿ èîííîãî òîêà, òåì ýôôåêòèâíåå ïðîòåêàåò ðîñò ïëàçìåííûõ îêñèäîâ.
Ñâîéñòâà ïëàçìåííûõ îêèñëîâ êðåìíèÿ.
Êðåìíèé ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå õîðîøî èññëåäîâàííûì ìàòåðèàëîì ýëåêòðîííîé òåõíèêè. Îñíîâíûì ïðîöåññîì ïàññèâàöèè ïîâåðõíîñòè êðåìíèåâûõ ïëàñòèí ñëóæèò òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå. Îäíàêî ïî ìåðå ïåðåõîäà ê èçãîòîâëåíèþ ñâåðõáîëüøèõ è ñâåðõáûñòðîäåéñòâóþùèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ÑÑÁÈÑ ) âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü â ñíèæåíèè òåìïåðàòóðû îêèñëèòåëüíûõ îáðàáîòîê ñ 1400 äî 900...1100 Ê, ïðè êîòîðûõ îòñóòñòâóåò íåêîíòðîëèðóåìàÿ òåðìîäèôôóçèÿ ïðèìåñåé è äðóãèå ïîáî÷íûå ýôôåêòû, ñòèìóëèðóåìûå âûñîêîé òåìïåðàòóðîé.  ñâÿçè ñ ýòèì âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé íà÷èíàþò ïðèâëåêàòü ïðîöåññû ïëàçìåííîãî àíîäèðîâàíèÿ è îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ.  ðàáîòàõ ÿïîíñêèõ, àìåðèêàíñêèõ, ôðàíöóçñêèõ è äðóãèõ èññëåäîâàòåëåé ïîëó÷åíû ïëåíêè ïëàçìåííîãî äèîêñèäà êðåìíèÿ, ïî ñâîèì ïàðàìåòðàì íå óñòóïàþùèå ëó÷øèì òåðìè÷åñêèì îáðàçöàì, à ïî ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷íîñòè è ïðåâîñõîäÿùèå èõ.
Ïëàçìåííûå îêñèäû êðåìíèÿ íåçàâèñèìî îò ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñòåõèîìåòðè÷åñêèé äèîêñèä êðåìíèÿ SiO2 . Èõ ñòðóêòóðà ÿâëÿåòñÿ àìîðôíîé, à ñâîéñòâà ïðèáëèæàþòñÿ ê ïàðàìåòðàì ïëåíîê SiO2 , ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì òåðìè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ. Ïëàçìåííûå îêñèäû, áóäó÷è ñôîðìèðîâàííûìè ïðè ñóùåñòâåííî áîëåå íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, íå îáëàäàþò äåôåêòàìè óïàêîâêè, íå ñîçäàþò ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé íà ãðàíèöàõ ðàçäåëà îêñèä - ïîäëîæêà è â ðÿäå ñëó÷àåâ èìåþò áîëåå ñîâåðøåííóþ ñòðóêòóðó ãðàíèöû. Òåðìè÷åñêèå ïëåíêè SiO2 , ñôîðìèðîâàííûå ïðè áîëüøèõ ñêîðîñòÿõ îêèñëåíèÿ, ñîäåðæàò êëàñòåðû êðåìíèÿ ðàçìåðîì 2...3 íì.  òî æå âðåìÿ ïëàçìåííûå îêñèäû, ñôîðìèðîâàííûå äàæå ïðè áîëåå âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ, íå èìåþò ïîäîáííûõ äåôåêòîâ íà ãðàíèöå ðàçäåëà Si - SiO2 , â íèõ íå íàáëþäàåòñÿ òàêæå ýôôåêò ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ïðèìåñè ïðè îêèñëåíèè.
Âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè îêñèäîâ òóííåëüíûõ òîëùèí õàðàêòåðèçóþòñÿ ìåõàíèçìîì ïðîâîäèìîñòè, ñîîòâåòñòâóþùèì ýìèññèè Ôàóëåðà-Íîðäãåéìà ïðè íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â îêñèäå ñâûøå 6.5 ÌÂ/ñì. Èçìåðåíèÿ ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ îêñèäà, ïîëó÷åííîãî ïëàçìåííûì îêñèäèðîâàíèåì êðåìíèÿ ïðè îäíîâðåìåííîé ïîäñâåòêå ïîâåðõíîñòè ëàçåðîì ñ äëèííîé âîëíû, ñîîòâåòñòâóþùåé âîçáóæäåíèþ ñâÿçè Si-Si ïîêàçàëè, ÷òî îêñèä îáëàäàåò íà äâà ïîðÿäêà ìåíüøåé ïëîòíîñòüþ ïîâåðõíîñòíûõ ñîñòîÿíèé, ÷åì òðàäèöèîííûå àíîäíûå îêñèäû, è îîòâåòñòâóåò ëó÷øèì òåðìè÷åñêèì ïëåíêàì äèîêñèäà êðåìíèÿ.
Пиролитическое осаждение кремния из газовой фазы
 òåõíîëîãèè èíòåãðàëüíûõ ñõåì ïðèìåíÿþòñÿ ìåòàëëè÷åñêèå è äèýëåêòðè÷åñêèå ïëåíêè, èçãîòàâëèâàåìûå ðàçëè÷íûìè ìåòîäàìè. Îäíàêî, â ñâÿçè ñ äàëüíåéøåé ìèíèàòþðèçàöèåé ÑÁÈÑ è èñïîëüçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ â êà÷åñòâå ïîäëîæåê íåîáõîäèìî ðàçðàáîòàòü íîâûå ìåòîäû èçãîòîâëåíèÿ ïëåíîê ñ åùå ìåíüøåé òîëùèíîé, ïëîòíîñòüþ äåôåêòîâ è áîëüøåé îäíîðîäíîñòüþ. Òðåáóåòñÿ òàêæå ìàêñèìàëüíî óâåëè÷èòü ÷èñëî ïëàñòèí, êîòîðûå ìîãóò áûòü îáðàáîòàíû â åäèíèöó âðåìåíè (äëÿ ñíèæåíèÿ ñòîèìîñòè ïðîäóêöèè), ó÷åñòü âîçìîæíûå îòðèöàòåëüíûå ïîñëåäñòâèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ìåæäó ïëåíêîé è ïîäëîæêîé, ðàçîãðåâ ïëåíêè â ïðîöåññå ôîðìèðîâàíèÿ, à òàêæå âîçìîæíîñòü ïîâðåæäåíèé ïðè îáëó÷åíèè.
Ðàññìîòðèì ïèðîëèòè÷åñêèé ìåòîä ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê (ìåòîä õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû). Ìåòîä õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû îñíîâàí íà èñïîëüçîâàíèè ÿâëåíèÿ ïèðîëèçà èëè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðè ôîðìèðîâàíèè
ïëåíîê ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ èëè ïëåíîê ðàçëè÷íûõ èçîëèðóþùèõ ìàòåðèàëîâ.
Íà ðèñ. 1 â ðàçðåçå ïîêàçàíà óñòàíîâêà ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ìåòîäîì õèìè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ èç ãàçîâîé ôàçû ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè. Íà íàãðåòîì ïüåäåñòàëå (ïîäñòàâêå) ãîðèçîíòàëüíî ðàñïîëàãàþòñÿ ïëàñòèíû. Ñâåðõó ïîñòóïàåò ãàç, â àòìîñôåðå êîòîðîãî ïðîòåêàþò õèìè÷åñêèå ðåàêöèè. Ôîðìèðîâàíèå ïëåíêè ïðîèñõîäèò ïðè èñïîëüçîâàíèè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé íà ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîñòè òîëùèíû ïëåíêè, ãàç ðàâíîìåðíî ïîäâîäèòñÿ ê ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí.
Òåìïåðàòóðà ïî âñåé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí äîëæíà ïîääåðæèâàòüñÿ îäèíàêîâîé. Ïîýòîìó óñòàíîâêè íåîáõîäèìî ñíàáæàòü óñòðîéñòâàìè äëÿ âðàùåíèÿ ïîäñòàâêè, à òàêæå èñïîëüçîâàòü ñèñòåìû ïîäà÷è ãàçà â ñîîòâåòñòâèè ñ âûáðàííîé ôîðìîé ïüåäåñòàëà.
 êà÷åñòâå õèìè÷åñêè àêòèâíîãî ãàçà èñïîëüçóþò ìîíîñèëàí è êèñëîðîä, à â êà÷åñòâå áóôåðíîãî ãàçà - àçîò (îáû÷íî ïüåäåñòàë è ïëàñòèíû ñîïðèêàñàþòñÿ è ðàçîãðåâàþòñÿ). Âíóòðè ïüåäåñòàëà èìååòñÿ ïîëîñòü, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ðàññåÿíèÿ òåïëà âî âíåøíåå ïðîñòðàíñòâî è îáåñïå÷åíèÿ ðàâíîìåðíîñòè òåìïåðàòóðû íà ïüåäåñòàëå, ÷òî ïðèâîäèò ê óëó÷øåíèþ ðàâíîìåðíîñòè ïî òîëùèíå ïëåíêè. Îäíàêî, ïîñêîëüêó ïëàñòèíû íå ïëîòíî ïðèëåãàþò ê ïüåäåñòàëó, òåìïåðàòóðà èõ ïîâåðõíîñòè íåîäèíàêîâà è âîñïðîèçâîäèìîñòü ðåçóëüòàòîâ óõóäøàåòñÿ. Êðîìå òîãî, ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ äèàìåòðà ïëàñòèí èõ ÷èñëî â ñîñòàâå îäíîé ïàðòèè óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðåïÿòñòâóåò îðãàíèçàöèè èõ ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà è ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì äàííîãî ìåòîäà.
Ìåòîä ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè îáëàäàåò è ðÿäîì äîñòîèíñòâ, ê ÷èñëó êîòîðûõ îòíîñèòñÿ áîëüøàÿ, ÷åì äëÿ äðóãèõ ìåòîäîâ, ñêîðîñòü ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê, îòðàáîòêà êîíñòðóêòèâíîé ÷àñòè óñòàíîâêè. Äàííûé ìåòîä ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ïëåíîê ïðè ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ. Óñò