1 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DIELEKTRYCZNYCH

2 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE Warstwy dielektryczne spełniają ważną rolę w konstrukcji i technologii wytwarzania struktur półprzewodnikowych. Warstwy te pełnią rolę: WARSTW PASYWUJĄCYCH WARSTW MASKUJĄCYCH WARSTW IZOLUJĄCYCH WARSTW ZABEZPIECZAJĄCYCH

3 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY PASYWUJĄCE Si SiO 2

4 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY PASYWUJĄCE Si SiO 2 Pasywacja powierzchni, poprzez wytworzenie na monokrysztale dielektrycznej warstwy pasywującej poprawia jakość i powtarzalność wytwarzanych struktur półprzewodnikowych

5 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY MASKUJĄCE Si SiO 2 Si

6 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY MASKUJĄCE Si SiO 2 Si ATMOSFERA DOMIESZKOWA

7 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY MASKUJĄCE Si SiO 2 Si n+ p ATMOSFERA DOMIESZKOWA

8 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY MASKUJĄCE SiSi Si n+ p SiO 2 Warstwa dielektryczna ma na celu skuteczną ochronę wybranych obszarów półprzewodnika przed penetracją domieszki w czasie procesu domieszkowania. Warstwa musi być podatna na obróbkę fotolitograficzną ATMOSFERA DOMIESZKOWA

9 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY IZOLUJĄCE Si SiO 2 n+ p+ p Al KOLEKTORBAZAEMITER

10 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY IZOLUJĄCE SiSi SiO 2 Warstwa dielektryczna pełni rolę warstwy izolującej elektrycznie obszary pełniące określone funkcje w strukturze przyrządu półprzewodnikowego n+ p+ p CBE

11 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY ZABEZPIECZAJĄCE p pp p n n n n+ Al SiO 2 KOLEKTORBAZAEMITER

12 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY ZABEZPIECZAJĄCE p pp p n n n n+ Al SiO 2 KOLEKTORBAZAEMITER

13 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY ZABEZPIECZAJĄCE n+ n p Si SiO 2

14 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE WARSTWY ZABEZPIECZAJĄCE n+ B SiO 2 n pp p CE Rolą warstwy dielektrycznej jest ochrona: przed oddziaływaniem czynników atmosferycznych, przed uszkodzeniami mechanicznymi, przed oddziaływaniem niektórych typów promieniowania

15 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE RODZAJE WARSTW DIELEKTRYCZNYCH

16 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE - RODZAJE DWUTLENEK KRZEMU SZKLIWO FOSFOROKRZEMOWE SZKLIWO BOROKRZEMOWE AZOTEK KRZEMU TLENEK ALUMINIUM

17 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE METODY WYTWARZANIA WARSTW DIELEKTRYCZNYCH

18 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY DIELEKTRYCZNE - RODZAJE CHEMICZNE OSADZANIE Z PAR PAROWANIE PRÓŻNIOWE OSADZANIE PLAZMOWE ROZWIROWYWANIE (SPIN-ON) UTLENIANIE TERMICZNE

19 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU

20 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU W technologii krzemowej w prosty sposób możliwe jest wytworzenie doskonałej jakości warstwy dielektrycznej jakim jest dwutlenek krzemu SiO 2

21 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Utlenianie w tlenie „suchym”

22 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Utlenianie w tlenie „mokrym”

23 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Utlenianie metodą „HYDROX”

24 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU UTLENIANIE TERMICZNE OPIS

25 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Si

26 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Si CZYNNIK UTLENIAJĄCY T=(800÷1200)°C

27 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Si CZYNNIK UTLENIAJĄCY xoxo SiO 2 T=(800÷1200)°C

28 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU CZYNNIK UTLENIAJĄCY Si xoxo SiO 2 T=(800÷1200)°C

29 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Si xoxo SiO 2

30 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Si xoxo 0.44x o SiO 2

31 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA

32 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Si xoxo SiO 2 GAZCIAŁO STAŁE OBSZAR USTALONY CgCsCoCi J1J1 J2J2 J3J3

33 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Strumień czynnika utleniającego J 1 D O2 – współczynnik dyfuzji czynnika utlen. w gazie C g – koncentr.cz.utl.na granicy obszaru ustalonego C s – koncentr.cz.utl.na granicy obszaru ustalonego x ust – szerokość obszaru ustalonego

34 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Strumień czynnika utleniającego J 1 C g – koncentr.cz.utl.na granicy obszaru ustalonego C s – koncentr.cz.utl.na granicy obszaru ustalonego h g – współczynnik „transportu masy”

35 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Strumień czynnika utleniającego J 2 D O2 – współczynnik dyfuzji czynnika utlen. w gazie C o – koncentr.cz.utl.na granicy gaz-tlenek C i – koncentr.cz.utl.na granicy tlenek-krzem x ox – szerokość warstwy tlenkowej

36 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Strumień czynnika utleniającego J 3 k s – stała szybkości reakcji chemicznej C i – koncentr.cz.utl.na granicy tlenek-krzem

37 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA W warunkach równowagi termodynamicznej

38 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Równanie opisujące proces narostu warstwy tlenkowej w zależności od: warunków prowadzenia procesu temperatury czasu

39 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA x 0 – grubość narastającej warstwy tlenkowej t – czas procesu utleniania A, B,  - parametr zależny od warunków prowadzenia procesu

40 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Wartości parametrów A, B,  „suchy tlen” 1200 1100 1000 920 0.040 0.090 0.165 0.235 0.045 0.027 0.012 0.005 0.027 0.076 0.370 1.400 TEMPERATURA UTLENIANIA T [°C] A [  m] B [  m /h] 2  [h]

41 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) KINETYKA PROCESU UTLENIANIA Wartości parametrów A, B,  „mokry tlen” 1200 1100 1000 920 0.050 0.110 0.226 0.500 0.720 0.510 0.287 0.203 0 0 0 0 TEMPERATURA UTLENIANIA T [°C] A [  m] B [  m /h] 2  [h]

42 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) UTLENIANIE TERMICZNE CHARAKTERYSTYKI

43 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) UTLENIANIE TERMICZNE - CHARAKTERYSTYKI 1.0101000.1 1.0 0.1 0.01 CZAS UTLENIANIA GRUBOŚĆ WARSTWY SiO 2 x 0 [  m] t [h] 1200°C 1100°C 1000°C900°C800°C Utlenianie w tlenie „suchym”

44 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) UTLENIANIE TERMICZNE - CHARAKTERYSTYKI 1.0101000.1 10 1.0 0.1 CZAS UTLENIANIA GRUBOŚĆ WARSTWY SiO 2 x 0 [  m] t [h] Utlenianie w tlenie „mokrym” 1200°C 800°C900°C 1000°C 1100°C

45 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) PRZYGOTOWANIE PODŁOŻY KRZEMOWYCH „MYCIE”

46 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) PRZYGOTOWANIE PODŁOŻY KRZEMOWYCH „MYCIE” NH OH+H O 422 1 2 3 4 5 Woda dejoniz. Suszenie (wir) HCl+H O 22 PROCEDURA A 1 2 3 4 5 Woda dejoniz. Suszenie (wir) HF Gorący HNO 3 PROCEDURA B Zaczerpnięto z: Norman Einspruch „VLSI Handbook” Academic Press, INC, New York, London, Tokyo, 1985

47 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU APARATURA

48 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU UTLENIANIE W „SUCHYM” LUB „MOKRYM” TLENIE

49 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA SATURATOR DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 WODA DI TERMOSTAT Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

50 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU 230V SATURATOR – „POWIERZCHNIOWY” z o WODA DI TERMOSTAT WODA GRZAŁKA T=20°C

51 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU SATURATOR – „POWIERZCHNIOWY” 230V z o WODA DI TERMOSTAT WODA GRZAŁKA T=95°C

52 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU SATURATOR – „POWIERZCHNIOWY” 230V z o WODA DI TERMOSTAT WODA GRZAŁKA T=95°C O2O2 O2+H2OO2+H2O

53 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU 1.0 0.8 0.6 0.2 0.4 2.04.06.08.0100 0 O 2, T H 2 O =95°C O 2, T H 2 O =85°C O 2, T H 2 O =25°C „suchy” O 2 x0[m]x0[m] (t) (min) 1/2 T=1200°C

54 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 T x (800÷1200)°C Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

55 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 T x (800÷1200)°C Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

56 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 T x (800÷1200)°C Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

57 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 T x (800÷1200)°C Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

58 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 T x (800÷1200)°C Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

59 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA DOZOWNIK GAZÓW O2O2 N2N2 T x (800÷1200)°C Utlenianie w tlenie „suchym” i „mokrym”

60 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU UTLENIANIE METODĄ „HYDROX”

61 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA T x (800÷1200)°C Utlenianie metodą „HYDROX” DOZOWNIK GAZÓW N2N2 O2O2 H2H2 HCl „PALNIK”

62 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA KONSTRUKCJA „PALNIKA” AZOT WODÓR TLEN

63 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA KONSTRUKCJA „PALNIKA” AZOT WODÓR TLEN

64 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA KONSTRUKCJA „PALNIKA” AZOT WODÓR TLEN

65 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA KONSTRUKCJA „PALNIKA” AZOT WODÓR TLEN Synteza cząsteczek H 2 O

66 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW DWUTLENKU KRZEMU - APARATURA T x (800÷1200)°C Utlenianie metodą „HYDROX” DOZOWNIK GAZÓW N2N2 O2O2 H2H2 HCl

67 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU

68 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Struktura SiO 2 Atom tlenu Atom krzemu

69 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU STRUKTURA TERMICZNEGO SiO 2

70 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Dwutlenek krzemu formowany w procesie utleniania termicznego ma postać amorficzną. Niektóre atomy tlenu (tlen mostkowy) są wspólne dla dwóch atomów krzemu tworząc amorficzną strukturę TOPIONA KRZEMIONKA (FUSED SILICA) TLEN MOSTKOWY

71 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU „CZYSTY” DWUTLENEK KRZEMU O STRUKTURZE AMORFICZNEJ TLEN MOSTKOWY

72 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU DWUTLENEK KRZEMU O ZMODYFIKOWANEJ STRUKTURZE OBCE ATOMY MODYFIKUJĄCE STRUKTURĘ

73 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WŁASNOŚCI WARSTW DWUTLENKU KRZEMU Struktura krystalicznego SiO 2 (kwarcu)

74 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI ELEKTRYCZNE W STRUKTURZE SiO 2

75 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI ELEKTRYCZNE W STRUKTURZE SiO2 SiO 2 SiO x Si

76 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI ELEKTRYCZNE W STRUKTURZE SiO2 SiO 2 SiO x Si + + + + + + + ŁADUNEK STANÓW POWIERZCHNIOWYCH Qit

77 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI ELEKTRYCZNE W STRUKTURZE SiO2 SiO 2 SiO x Si + + + + + + + ++++++ ŁADUNEK STAŁY TLENOWY Qf

78 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI ELEKTRYCZNE W STRUKTURZE SiO2 SiO 2 SiO x Si + + + + + + + ++++++ +++ --- Qot ŁADUNEK PUŁAPEK RUCHOMYCH

79 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI ELEKTRYCZNE W STRUKTURZE SiO2 SiO 2 SiO x Si + + + + + + + ++++++ +++ --- K Na + + ŁADUNEK JONÓW RUCHOMYCH Qm

80 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) TLENEK „BRAMKOWYM”

81 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” SiO 2 n+ Si typ p Al ŹRÓDŁODREN BRAMKA D G S indukowany kanał typu n

82 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” SiO 2 n+ Si typ p Al D G S +U DD +U GG

83 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” SiO 2 n+ Si typ p Al D G S +U DD +U GG n

84 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” SiO 2 n+ Si typ p Al D G S +U DD +U GG n Tlenek bramkowy

85 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” Na + K + K + + + n+ U GG = 0V

86 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” Na + K + K + + + n+ +U GG

87 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) ŁADUNKI W TLENKU „BRAMKOWYM” Na + K + K + + + n+ +U GG

88 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU

89 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU Tranzystor n-p-n pp p p nn n n+ SiO 2 EBC BAZA EMITERKOLEKTOR C B E

90 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU „czysta” pow. Si

91 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU „czysta” pow. Si Si-SiO 2 (d=53nm)

92 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU „czysta” pow. Si Si-SiO 2 (d=53nm) Si-SiO 2 (d=97nm)

93 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU „czysta” pow. Si Si-SiO 2 (d=53nm) Si-SiO 2 (d=97nm) Si-SiO 2 (d=100nm)

94 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU „czysta” pow. Si Si-SiO 2 (d=53nm) Si-SiO 2 (d=97nm) Si-SiO 2 (d=100nm) Si-SiO 2 (d=200nm)

95 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU „czysta” pow. Si Si-SiO 2 (d=53nm) Si-SiO 2 (d=97nm) Si-SiO 2 (d=100nm) Si-SiO 2 (d=200nm) Si-SiO 2 (d=280nm)

96 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si

97 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si PROMIEŃ PADAJĄCY

98 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si PROMIEŃ PADAJĄCY PROMIEŃ ODBITY  ODBICIE

99 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si PROMIEŃ PADAJĄCY PROMIEŃ ODBITY  ODBICIE  ZAŁAMANIE

100 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si PROMIEŃ PADAJĄCY PROMIEŃ ODBITY  ODBICIE  ZAŁAMANIE ODBICIE

101 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si PROMIEŃ PADAJĄCY PROMIEŃ ODBITY  ODBICIE  ZAŁAMANIE ODBICIE ZAŁAMANIE

102 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si INTERFERENCJA

103 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si WIĄZKA ŚWIATŁA BIAŁEGO ŚWIATŁO O BARWIE ZÓŁTEJ

104 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si WIĄZKA ŚWIATŁA BIAŁEGO ŚWIATŁO O BARWIE ZÓŁTEJ

105 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si WIĄZKA ŚWIATŁA BIAŁEGO ŚWIATŁO O BARWIE FIOLETOWO- CZERWONEJ

106 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) BARWA DWUTLENKU KRZEMU x0x0 SiO 2 Si WIĄZKA ŚWIATŁA BIAŁEGO ŚWIATŁO O BARWIE FIOLETOWO- CZERWONEJ

107 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW AZOTKU KRZEMU

108 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW AZOTKU KRZEMU W technologii krzemowej ważną rolę odrywają warstwy azotku krzemu pełniących rolę warstwy dielektrycznych o doskonałych parametrach

109 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW AZOTKU KRZEMU Podstawową metodą wytwarzania warstw azotku krzemu jest metoda osadzania chemicznego z par: Chemical Vapor Deposition – CVD

110 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW AZOTKU KRZEMU Nakładanie warstwy Si 3 N 4 metodą CVD

111 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW AZOTKU KRZEMU Nakładanie warstwy Si 3 N 4 metodą CVD H2OH2O H2OH2O N2N2 H2H2 H 2 +SiH 4 NH 3 HCl

112 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WYTWARZANIE WARSTW AZOTKU KRZEMU Nakładanie warstwy Si 3 N 4 metodą CVD 10 20 30 40 50 60 0.010.020.03 C SiH 4 R [nm/min] C NH 3 =5% C NH 3 =2% C NH 3 =0.5%

113 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY AZOTKU KRZEMU WYKORZYSTANIE WARSTW Si 3 N 4

114 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY AZOTKU KRZEMU WARSTWA ANTYREFLEKSYJNA W TECHNOLOGII STRUKTUR FOTOWOLTAICZNYCH

115 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY AZOTKU KRZEMU Struktura krzemowego ogniwa słonecznego 100mm  100mm ELEKTRODA ZBIERAJĄCA

116 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY AZOTKU KRZEMU Struktura krzemowego ogniwa słonecznego Ag Si 3 N 4 SiO 2 Si-n+ Si-p Si-p+ Ag/Al

117 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY AZOTKU KRZEMU Warstwa Si 3 N 4 – całkowite wewnętrzne odbicie

118 TECHNOLOGIE MIKROELEKTRONICZNE Dr inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, 44-100 Gliwice (email: [email protected]) WARSTWY AZOTKU KRZEMU Warstwa Si 3 N 4 – całkowite wewnętrzne odbicie Θ gr n 1 – współczynnik załamania powietrza n 2 – współczynnik załamania warstwy