Получение защитных плёнок

Известны следующие методы получения защитных плёнок: 1) защита окислением SiO₂ на Si; 2) анодное окисление в жидком электролите и окисление в газовой плазме (SiCl₄ + 3O₃ → SiO₂ + 2Cl + 2O₂); 3) нанесение пиролитического окисла (на Ge защитная плёнка SiO₂) методом термического разложения органооксисиланов, например, тетраэтоксисилана – Si(OC₂H₅)₄ (t_кип =167^оС); 4) метод окисления моносилана при температуре 150^оС: SiH₄ (1ч.) + О₂ (3ч.) → SiO₂ + 2Н₂; 5) ÷ 9) защита плёнками нитрида кремния (Si₃N₄): 5) получение плёнки на Si путём нагрева его при 1100÷1300^оС в атмосфере N₂: 3Si + 2N₂ → Si₃N₄; 6) реакция взаимодействия силана (SiH₄) c NH₃ при 700÷1100^оС: 3SiH₄ + 4NH₃ → Si₃N₄ + 12H₂; 7) реакция SiCl₄ c NH₃: SiCl4 + + 6 NH₃ → 20-25^оС → Si(NH)₂ + 4NH₄Cl; 6(Si(NH)₂)_x + NH₃ → 400^oC → 2(Si₃(NH₃)N₂)_x + NH₃ → 650^oC → → 3(Si₂(NH)N₂)_x + NH₃ → 1250^oC → 2αSi₃N₄; 8) реакция взаимодействия SiH₄ с N₂H₄ (гидразин): SiH₄ + N₂H₄ = Si(NH)₂ + 3H₂, Si(NH)₂ = (SiN₂)NH + + NH₃, 3(SiN₂)NH = 3Si₃N₄ + NH₃; 9) реакция взаимодействия SiBr₄ c N₂: 3SiBr₄ + 2N₂ → 960^oC → Si₃N₄ + 6Br₂.

Защита с помощью легкоплавких стёкол сопровождается следующими факторами: 1) слой стекла (пластмассы) связывает мигрирующие ионы, что способствует улучшению стабильности (надёжности) прибора во времени; 2) он герметизирует активные элементы от внешних воздействий; 3) слой стекла защищает также часть металлических вводов (для укрепления структуры прибора; 4) он действует как геттер металлических ионов, оставшихся на поверхности кристалла.

Применяются следующие составы и технологии обработки защитных стёкол: 1) халькогенидное стекло (As - 24%, S – 67%, I – 9%), готовится в нейтральной атмосфере при 500÷600^оС, наносится на кристалл при 250÷300^оС в течение 1 минуты; 2) стекло, состоящее из модификатора, кремнезёма и солей борной борной кислоты: модификаторы (40%), Al₂O₃ – 5÷24%, Zn или Cd; 3) стекло состава SiO₂ (80%), B₂O₃ (14%), W (6%) наносят на кристалл путём испарения при 2000^оС, плёнка имеет большую механическую прочность и высокую стойкость к термоциклированию -196÷100^оС без появления трещин; 4) плёнка стекла, создаваемая в течение 1÷3 часов при 400÷700^оС в среде, содержащей О₂, пары окислов или галоидов Pb, Sb и других металлов, атомы Pb и Sb внедряются в решетку O-Si-O (или O-Ge-O), ослабляют межатомные связи и ускоряют процесс окисления поверхности стекла с образованием плёнки стекла; 5) порошкообразное стекло (50% PbO, 40% SiO₂, 10% Al₂O₃ – для Si-приборов; 60% PbO, 30% SiO₂, 10% Al₂O₃ – для Ge-приборов), делают суспензию в дист. Н₂О, наносят на поверхность и покрытие сплавляют при 1000^оС (наносят методом центрифугирования или осаждением из паровой фазы); 6) то же. что и п.5, но делают стекло состава: 70% SiO₂, 20% B₂O₃, 7,8% Li₂O, Na₂O или K₂O, 5% Al₂O₃ или PbO, термообработка при 300^оС в течение 15 минут – образуется стеклообразная плёнка толщиной 1 мкм, затем на неё путём разложения этилокремниевой кислоты наносят SiO₂ и далее проводят сплавление при 700÷900^оС, при этом получают стеклянную плёнку состава: 80% SiO₂, 18% B₂O₃, 2% щелочных металлов и окислов Al₂O₃ или PbO; 7) более эффективны боратные стёкла в системе SiO₂ – ZnO –B₂O₃, например: SiO₂ (22-25%) + борат цинка (32-38%) +Al₂O₃ (12-20%) + ZnO (15-30%), КЛТР = 38 10^-7град^-1 (0÷300^оС), Т_раб =700^оС, толщина плёнки 1÷20мкм.

22. Диффузия и ионная имплантация (для соединений A^IIIB^V)

Для создания р-проводимости в соединениях GaAs, GaP, GaInP, GaAlAs применяется Zn. Для диффузии Zn в GaAs через тонкий слой SiO₂ (100÷150 нм) используют составы Ga-As-Zn, Zn-Ga или ZnAS₂, наносимые непосредственно на плёнку SiO₂ (сплав Zn-Ga даёт лучшие результаты). Разновидностью указанного метода является диффузия из плёнки SiO₂, легированной Zn при выращивании (при осаждении с помощью реакции окисления моносилана, SiH₄, и элементоорганического соединения Zn в чистом О₂ при 450^оС). Zn в плёнке присутствует в виде соединения Zn-O, стабильного до высоких температур. При проведении термообработки в Н₂ при Т > 650^оС происходит восстановление Zn и он диффундирует в GaAs.

Для диффузии Zn в GaP в качестве источника служит раствор Ga-P-Zn и соединение ZnP₂ (либо на поверхность плёнки, либо в ампулу с образцом GaP).

Ионная имплантация проводится бомбардировкой поверхности п/п ионами: Si (O₂⁺) → SiO₂; Si (N₂⁺) → SiN; Si (C⁺) → SiC; GaAs (P⁺) → → GaAsP (твёрдый раствор); GaAs (Al+) → GaAlAs (твёрдый раствор).

Дата добавления: 2014-01-06