Siliziozko oblea

Siliziozko materiala material solidoa da erdieroaleen propietate elektriko eta egonkortasun fisiko jakin batzuk dituena, eta ondorengo zirkuitu integratuaren fabrikazio-prozesurako substratuaren euskarria eskaintzen du. Silizioan oinarritutako zirkuitu integratuetarako funtsezko materiala da. Gailu erdieroaleen % 95 baino gehiago eta munduko zirkuitu integratuen % 90 baino gehiago siliziozko obleetan egiten dira.

Kristal bakarreko hazkuntza metodo ezberdinen arabera, siliziozko kristal bakarreak bi motatan banatzen dira: Czochralski (CZ) eta zona flotantea (FZ). Siliziozko obleak hiru kategoriatan bana daitezke gutxi gorabehera: leundutako obleak, epitaxialak eta Silicon-On-insulator (SOI).

Siliziozko leuntzeko ostia

Silizio leuntzeko obleak a aipatzen dusiliziozko obleagainazala leuntzean eratua. 1mm baino gutxiagoko lodiera duen ostia biribila da, kristal bakarreko hagatxo baten ebaketa, artezketa, leunketa, garbiketa eta beste prozesu batzuen bidez prozesatutakoa. Batez ere zirkuitu integratuetan eta gailu diskretuetan erabiltzen da eta erdieroaleen industria-katean posizio garrantzitsua hartzen du.

V taldeko elementuak, hala nola fosforoa, antimonioa, artsenikoa, etab. siliziozko kristal bakarrean dopatzen direnean, N motako material eroaleak eratuko dira; boroa bezalako III taldeko elementuak silizioan dopatzen direnean, P motako material eroaleak sortuko dira. Silizio-kristal bakarren erresistentzia dopatutako elementuen kantitatearen arabera zehazten da. Zenbat eta dopin-kopuru handiagoa izan, orduan eta erresistentzia txikiagoa izango da. Dopatutako siliziozko leuntzeko obleek, oro har, 0,1W·cm baino gehiagoko erresistentzia duten siliziozko leuntzeko obleak aipatzen dituzte, eskala handiko zirkuitu integratuen eta memoriaren fabrikazioan oso erabiltzen direnak; dopatutako silizio leuntzeko obleek, oro har, 0,1W·cm-tik beherako erresistentzia duten siliziozko leuntzeko obleak aipatzen dituzte, orokorrean silizio epitaxialeko obleen substratu-material gisa erabiltzen direnak eta erdieroaleen potentzia-gailuen fabrikazioan oso erabiltzen direnak.

Siliziozko leuntzeko obleakgainazalean eremu garbi bat osatzen dutenaksiliziozko obleaktratamendu termiko errekuzitu ondoren siliziozko obleak deitzen dira. Gehien erabiltzen direnak hidrogenoa erretzeko obleak eta argona erretzeko obleak dira. 300 mm-ko siliziozko obleek eta baldintza handiagoak dituzten 200 mm-ko siliziozko obleek alde biko leunketa-prozesua behar dute. Hori dela eta, gettering zentroa silizio-oblearen atzealdetik sartzen duen kanpoko gettering teknologia aplikatzea zaila da. Barne gettering-prozesua barneko gettering-zentroa osatzeko erabiltzen duen barruko gettering-prozesua tamaina handiko siliziozko obleen gettering-prozesu nagusia bihurtu da. Leundutako oblekin orokorrekin alderatuta, errekozitutako obleek gailuaren errendimendua hobetu eta etekina handitu dezakete, eta oso erabiliak dira zirkuitu integratu digitalak eta analogikoak eta memoria txipak fabrikatzeko.

Zona urtzeko kristal bakarreko hazkundearen oinarrizko printzipioa urtuaren gainazaleko tentsioan oinarritzea da silizio polikristalinoaren hagatxoaren eta behean hazten den kristal bakarrearen arteko zona urtua esekitzeko eta siliziozko kristal bakarrak araztu eta haztea, zona urtua gorantz mugituz. Zona urtzeko silizio kristal bakarrek ez daude arragoek kutsatuta eta garbitasun handia dute. N motako siliziozko kristal bakarreak ekoizteko egokiak dira (neutroien transmutazio dopatutako kristal bakarreak barne) 200Ω·cm baino erresistentzia handiagoa dutenak eta P motako siliziozko kristal bakarreko erresistentzia handikoak. Zona urtzeko silizio kristal bakarrak tentsio handiko eta potentzia handiko gailuak fabrikatzeko erabiltzen dira batez ere.

Silizio epitaxiala

Silizio epitaxialasiliziozko kristal bakarreko film meheko geruza bat edo gehiago substratu batean lurrun-fasearen deposizio epitaxialaren bidez hazten diren materialari erreferentzia egiten dio, eta, batez ere, hainbat zirkuitu integratu eta gailu diskretu fabrikatzeko erabiltzen da.

CMOS zirkuitu integratuko prozesu aurreratuetan, ate oxido geruzaren osotasuna hobetzeko, kanaleko ihesak hobetzeko eta zirkuitu integratuen fidagarritasuna hobetzeko, silizio epitaxialak erabiltzen dira sarritan, hau da, siliziozko film meheko geruza bat da. homogeneoki epitaxial arin dopatutako silizio leundutako oblean hazi dena, eta horrek oxigeno-eduki handiaren gabeziak eta silizio leundutako obleen gainazaleko akats asko ekidin ditzake; berriz, potentzia-zirkuitu integratuetarako eta gailu diskretuetarako erabiltzen diren silizio epitaxialetarako, erresistentzia handiko geruza epitaxialeko geruza bat erresistentzia baxuko silizio-substratu batean hazi ohi da erresistentzia handiko geruza epitaxial bat (oso dopatutako silizio leundutako oblea). Potentzia handiko eta tentsio handiko aplikazio-inguruneetan, silizio-substratuaren erresistentzia baxuak on-erresistentzia murriztu dezake, eta erresistentzia handiko geruza epitaxialak gailuaren matxura-tentsioa handitu dezake.

SOI siliziozko oblea

SOI (Silicon-On-Insulator)silizioa da geruza isolatzaile baten gainean. "Ogitarteko" egitura bat da, goiko siliziozko geruza (Top Silicon), erdiko silizio dioxidozko lurperatutako geruza (BOX) eta siliziozko substratu euskarria (Handle) azpian. Zirkuitu integratuko fabrikaziorako substratu material berri gisa, SOIren abantaila nagusia isolamendu elektriko handia lor dezakeela da oxido geruzaren bidez, eta horrek modu eraginkorrean murrizten du siliziozko obleen kapazitate parasitoa eta isurketa, hau da, goi-mailako obleak ekoizteko. abiadura, potentzia baxuko, integrazio handiko eta fidagarritasun handiko eskala handiko zirkuitu integratuak, eta oso erabilia da tentsio handiko potentzia gailuetan, gailu optiko pasiboetan, MEMSetan eta beste eremu batzuetan. Gaur egun, SOI materialen prestaketa-teknologiak lotura-teknologia (BESOI), stripping-teknologia adimenduna (Smart-Cut), oxigeno-ioien inplantazio-teknologia (SIMOX), oxigeno-injekzio-lotura-teknologia (Simbond), etab. Teknologia nagusiena adimena da. kentzeko teknologia.

SOI siliziozko obleakgehiago banatu daiteke film meheko SOI siliziozko obleak eta film lodiko SOI siliziozko obleak. Film meheko goiko silizioaren lodieraSOI siliziozko obleak1um baino txikiagoa da. Gaur egun, film meheko SOI siliziozko obleen merkatuaren % 95 200 mm eta 300 mm-ko tamainetan kontzentratzen da, eta bere merkatuaren indarra, batez ere, abiadura handiko eta potentzia baxuko produktuetatik dator, batez ere mikroprozesadoreen aplikazioetan. Esate baterako, 28 nm-tik beherako prozesu aurreratuetan, guztiz agortuta dagoen silizio isolatzailean (FD-SOI) errendimendu abantaila nabariak ditu potentzia-kontsumo txikia, erradiazio-babesa eta tenperatura altuko erresistentzia. Aldi berean, SOI irtenbideak erabiltzeak asko murriztu dezake fabrikazio prozesua. Film lodiko SOI silizio-obleen goiko silizio-lodiera 1um baino handiagoa da eta lurperatutako geruzaren lodiera 0,5-4um-koa da. Batez ere potentzia-gailuetan eta MEMS eremuetan erabiltzen da, batez ere industria-kontrolean, automobilgintza-elektronikoan, haririk gabeko komunikazioetan, etab., eta normalean 150 mm eta 200 mm-ko diametroko produktuak erabiltzen ditu.