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 alte correnti inverse limitato campo operativo ad alta T (max 70°C) basse tensioni di breakdown Il Germanio non possiede un ossido stabile

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

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

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.

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

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)

Metodo Czochralski

Fase di crescita - apertura del cono

Crescita del monocristallo

Metodo float-zone

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

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

Taglio della barra

Trattamenti superficiali della fetta Lappatura

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: