Проблеми маскуючого та просвітляючого SіO2 в кремнієвій технології
Анотація
В статті досліджено проблематику термічного окиснення кремнію. Окиснення відіграє важливу роль в планарній технології, яка в свою чергу є основою технології кремнієвих інтегральних мікросхем, фотоприймачів та інших твердотільних засобів електроніки. При виготовленні нами кремнієвих p-i-n фотодіодів побачено ряд систематичних видів браку та погіршень параметрів виробів спричинених деградацією маскуючого чи просвітляючого покриттів в процесі виготовлення. Спостерігалось зниження опору ізоляції фоточутливих елементів в багатоелементних фотодіодах, що сприяло зростаню темнових струмів. Також виявлено зниження чутливості виробів внаслідок деградації товщини чи структури просвітляючого покриття під час технологічних операцій та ін. Встановлено, що причиною зниження опору ізоляції є утворення інверcійних шарів на межі розділу Si-SiO2, наявність яких можна виявити при вимірюванні CV-характеристик. Також встановлено, що хімічна обробка підкладок із SiO2 в кип’ячих розчинах кислот сприяє зменшенню товщини оксиду. Для уникнення відхилення товщини плівки від умови мінімуму відбивання варто вирощувати товстішший шар просвітляючого покриття. Зауважено, що при травленні оксиду під час фотолітографії чи при зніманні ФСС/БСС в плавиковій кислоті не припустимо виймати касету з пластинами із розчину на тривалий час, оскільки це призводить до нерівномірного травлення плівки внаслідок стікання травника по поверхні підкладки. Наведено причини дефектоутворення в Si та SiO2 під час окиснення. Так, при неналежній механічній та хімічній обробці пластин можливе утворення включень кристобалітів в плівку під час окиснення. Кристобаліт володіє вищою густиною ніж кварцове скло, а межі між аморфними областями і більш щільними кристалічними областями представляють порожнечі, які можуть бути заповнені як забрудненнями з поверхні так і дифузантом в процесі дифузії. Також під час окиснення в кремнію часто утворюються дефекти упаковки. Центрами зародження дефектів можуть бути механічні пошкодження поверхні пластини чи ростові дефекти.
Завантаження
Посилання
M. McClish, R. Farrell, R. Myers, F. Olschner, G. Entine, and K.S. Shah, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 567(1), 36 (2006). https://doi.org/10.1016/j.nima.2006.05.055
A. Rahim, J. Goyvaerts, and B. Szelag, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 25(5), 1 (2019). https://doi.org/10.1109/JSTQE.2019.2915949
S. Zhang, Y. Yao, and D. Hu, Energies, 12(6), 1168 (2019). https://doi.org/10.3390/en12061168
G. Gerlach, and K. Maser, Advances in condensed matter Physics, 2016, 7545632 (2016). https://doi.org/10.1155/2016/7545632
S.W. Glunz, F. Feldmann, Solar Energy Materials and Solar Cells, 185, 260 (2018). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2018.04.029
A.A. Prishya, L. Chopra, Materials Today: Proceedings, 72, 1471 (2023). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.09.348
O.V. Aleksandrov, and A.I. Dus, Physics and technology of semiconductors, 45(4), 474 (2011). (in Russian)
H. Mizobata, Y. Wada, M. Nozaki, Applied Physics Express, 13(8), 081001 (2020). https://doi.org/10.35848/1882-0786/aba320
J. Vanhellemont, and E. Simoen, Journal of the electrochemical society, 154(7), H572 (2007). https://doi.org/10.1149/1.2732221
M.S. Kukurudziak, Physics and Chemistry of Solid State, 23(4), 756 (2022). https://doi.org/10.15330/pcss.23.4.756-763
C.T. Sah, H. Sello, and D.A. Tremere, J. Phys. Chem. Solids, 11, 288 (1959). https://doi.org/10.1016/0022-3697(59)90229-X
S.B. Khan, S. Irfan, Z. Zhuanghao, and S.L. Lee, Materials, 12(9), 1483 (2019). https://doi.org/10.3390/ma12091483
F.A. Abdullin, V.E. Pautkin, E.A. Pecherskaya, A.V. Pecherskiy, D.V. Artamonov, and K.O. Nikolaev, in: 2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED), IEEE, (2019), pp. 1-4. https://doi.org/10.1109/SED.2019.8798467
M. Kukurudziak, Radioelectronic and Computer Systems, 105(1), 92 (2023). https://doi.org/10.32620/reks.2023.1.07
V.M. Lytvynenko, I.M. Vikulin, Bulletin of the Kherson National Technical University, (1), 46 (2018). (in Ukrainian)
Yu. O. Kruglyak, and M.V. Strikha, Sensor Electronics and Microsystem Technologies, 16(2), 5 (2019). https://doi.org/10.18524/1815-7459.2019.2.171224 (in Ukrainian)
M.M. Atalla, E. Tannenbaum, and E.J. Scheibner, Bell System Tech. J. 38, 749 (1959).
M.S. Kukurudziak, and E.V. Maistruk, in: 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (IEEE, Kharkiv, 2022), pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916420
H. Chen, K. Morita, X. Ma, Z. Chen, and Y. Wang, Solar Energy Materials and Solar Cells, 203, 110169 (2019). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.110169
M.S. Kukurudziak, Journal of nano- and electronic physics, 14(1), 01023 (2022). https://doi.org/10.21272/jnep.14(1).01023
A.V. Fedorenko, Technology and design in electronic equipment, 17(3–4), 17 (2020). https://doi.org/10.15222/ TKEA2020.3-4.17 (in Ukrainian)
M.S. Kukurudziak, Surface Chemistry, Physics and Technology, 14(1), 42 (2023). https://doi.org/10.15407/hftp14.01.042 (in Ukrainian)
K.L. Milton, T.R. Durrant, T. Cobos Freire, and A.L. Shluger, Materials, 16(4), 1382 (2023). https://doi.org/10.3390/ma16041382
F. Dai, and L. Zhang, Materials Science in Semiconductor Processing, 153, 107187 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2022.107187
R. Tognato, Physica Status Solidi, 98(2), 681 (2022). https://doi.org/10.1515/9783112501825-048
T. Middelmann, A. Walkov, G. Bartl, and R. Schödel, Physical Review B, 92(17), 174113 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.174113
B. Son, Y. Lin, K.H. Lee, Q. Chen, and C.S. Tan, Journal of Applied Physics, 127(20), 203105 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0005112
M.S. Kukurudziak, Journal of nano- and electronic physics, 14(4), 04015 (2022). https://doi.org/10.21272/jnep.14(4).04015
Авторське право (c) 2023 Микола Кукурудзяк
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
