DOMIESZKOWANIE DYFUZJA

Prezentacja na temat: "DOMIESZKOWANIE DYFUZJA"— Zapis prezentacji:

1 DOMIESZKOWANIE DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( DOMIESZKOWANIE DYFUZJA

2 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest przedstawienie sposobów domieszkowania półprzewodników w tym przede wszystkim krzemu. W trakcie ćwiczenia studenci poznają metodę domieszkowania przy wykorzystaniu szkliw domieszkowo-krzemowych formowanych z rozwirowywanych roztworów W trakcie ćwiczenia zwracamy uwagę na: Materiały wykorzystywane jako źródła domieszek, Sposoby realizacji procesu domieszkowania, Urządzenia stosowane w procesach dyfuzji w tym piece dyfuzyjne (problem stabilizacji poziomu temperatury)

3 Półprzewodnik samoistny
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Półprzewodnik samoistny MODEL SIECI KRYSTALICZNEJ STRUKTURA ENERGETYCZNA WC WF Wi WV

4 Samo istny Półprzewodnik samoistny Półprzewodnik WC WF Wi WV
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Półprzewodnik samoistny MODEL SIECI KRYSTALICZNEJ STRUKTURA ENERGETYCZNA Półprzewodnik Samo istny Elektrony w pasmie przewodnictwa WC WF Wi WV Dziury w pasmie walencyjnym

5 Półprzewodnik domieszkowy - donory
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Półprzewodnik domieszkowy - donory MODEL SIECI KRYSTALICZNEJ STRUKTURA ENERGETYCZNA WC WF Wi WV

6 typu n Półprzewodnik domieszkowy - donory Półprzewodnik WC DONOR WF Wi
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Półprzewodnik domieszkowy - donory MODEL SIECI KRYSTALICZNEJ STRUKTURA ENERGETYCZNA Półprzewodnik typu n elektrony – nośniki większościowe WC DONOR WF Wi DONOR WV dziury – nośniki mniejszościowe

7 typu p Półprzewodnik domieszkowy - akceptory Półprzewodnik WC AKCEPTOR
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Półprzewodnik domieszkowy - akceptory MODEL SIECI KRYSTALICZNEJ STRUKTURA ENERGETYCZNA Półprzewodnik typu p elektrony – nośniki mniejszościowe WC AKCEPTOR WF Wi AKCEPTOR WV dziury – nośniki większościowe

8 Gradient koncentracji Gradient koncentracji
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( DYFUZJA – ZJAWISKO POWSZECHNE W PRZYRODZIE Gradient koncentracji Strumienie dyfuzyjne Gradient koncentracji

9 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( DYFUZJA – ZJAWISKO POWSZECHNE W PRZYRODZIE

10 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( DOMIESZKOWANIE DYFUZYJNE PÓŁPRZEWODNIKÓW DYFUZJA Z FAZY GAZOWEJ DYFUZJA ZE SZKLIWA

11 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SIEĆ KRYSTALICZNA KRZEMU (TYPU DIAMENTU) 0.543nm 0.543nm ATOMY KRZEMU W WĘZŁACH SIECI KRYSTALICZNEJ 0.543nm

12 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SIEĆ KRYSTALICZNA KRZEMU (TYPU DIAMENTU) 0.543nm 0.543nm ATOMY KRZEMU W WĘZŁACH SIECI KRYSTALICZNEJ 0.543nm

13 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( WSPÓŁCZYNNIK NIEDOPASOWANIA DOMIESZKI Rd RSi Rd

14 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( domieszka Promień jonu [nm] Współczynnik niedopasowania Si 11,7 B 8,8 - 0,25 Al 12,6 + 0,08 Ga In 14,4 + 0,23 P 11.0 - 0,06 As 11,8 + 0,01

15 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( (100) A A A

16 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( A (110)

17 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( A (111)

18 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( [100]

19 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( [100]

20 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( [111]

21 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( [111]

22 Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Defekty punktowe NOMENKLATURA IZOLOWANYCH DEFEKTÓW PUNKTOWYCH NC NC -NA Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu) NA Liczba atomów w rzeczywistym krysztale

23 NC –NA=-2 Defekty punktowe DEFEKT DWA DODATKOWE ATOMY NC NA
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Defekty punktowe NOMENKLATURA IZOLOWANYCH DEFEKTÓW PUNKTOWYCH NC Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu) NC –NA=-2 NA Liczba atomów w rzeczywistym krysztale DEFEKT DWA DODATKOWE ATOMY

24 NC –NA=-1 Defekty punktowe DEFEKT JEDEN DODATKOWY ATOM NC NA
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Defekty punktowe NOMENKLATURA IZOLOWANYCH DEFEKTÓW PUNKTOWYCH NC Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu) NC –NA=-1 NA Liczba atomów w rzeczywistym krysztale DEFEKT JEDEN DODATKOWY ATOM

25 NC –NA=0 Defekty punktowe DEFEKT PARA FRENKLOWSKA WAKANS + ATOM NC NA
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Defekty punktowe NOMENKLATURA IZOLOWANYCH DEFEKTÓW PUNKTOWYCH NC Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu) NC –NA=0 NA Liczba atomów w rzeczywistym krysztale DEFEKT PARA FRENKLOWSKA WAKANS + ATOM

26 NC –NA=1 Defekty punktowe DEFEKT WAKANS UBYTEK JEDNEGO ATOMU NC NA
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Defekty punktowe NOMENKLATURA IZOLOWANYCH DEFEKTÓW PUNKTOWYCH NC Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu) NC –NA=1 NA Liczba atomów w rzeczywistym krysztale DEFEKT WAKANS UBYTEK JEDNEGO ATOMU

27 NC –NA=2 Defekty punktowe DEFEKT DWUWAKANS BRAK DWÓCH ATOMÓW NC NA
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Defekty punktowe NOMENKLATURA IZOLOWANYCH DEFEKTÓW PUNKTOWYCH NC Liczba atomów w idealnym krysztale (w okolicy występowania defektu) NC –NA=2 NA Liczba atomów w rzeczywistym krysztale DEFEKT DWUWAKANS BRAK DWÓCH ATOMÓW

28 Mechanizm dyfuzji nie zależący od występowania defektów
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji PROSTA ZAMIANA ATOMÓW Mechanizm dyfuzji nie zależący od występowania defektów

29 Mechanizm dyfuzji nie zależący od występowania defektów
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM PIERŚCIENIOWY Mechanizm dyfuzji nie zależący od występowania defektów

30 Proste przemieszczanie się atomów po międzywęźlach
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM MIĘDZYWĘZŁOWY Proste przemieszczanie się atomów po międzywęźlach

31 Nieproste przemieszczanie się atomów po międzywęźlach
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM MIĘDZYWĘZŁOWY „INTERSTICIALCY” Nieproste przemieszczanie się atomów po międzywęźlach

32 Nieproste przemieszczanie się atomów po międzywęźlach
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM MIĘDZYWĘZŁOWY Nieproste przemieszczanie się atomów po międzywęźlach

33 Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM „CROWDION” Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie

34 Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM „CROWDION” Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie

35 Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM „CROWDION” Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie

36 Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM „CROWDION” Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie

37 Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM „CROWDION” Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie

38 Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM „CROWDION” Przemieszczanie się atomów w środkowym „zagęszczonym” rzędzie

39 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM DYSOCJACYJNY ATOM WĘZŁOWY ( „s”)

40 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM DYSOCJACYJNY ATOM MIĘDZYWĘZŁOWY („i”) WAKANS („V”)

41 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM WAKANSOWY

42 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM WAKANSOWY

43 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM RELAKSACYJNY

44 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM RELAKSACYJNY

45 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM RELAKSACYJNY

46 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM RELAKSACYJNY

47 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji MECHANIZM RELAKSACYJNY

48 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji DYFUZJA PO LINIACH DYSLOKACJI LINIA DYSLOKACJI

49 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji DYFUZJA PO LINIACH DYSLOKACJI GRANICA ZIAREN

50 Mechanizmy dyfuzji DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mechanizmy dyfuzji GŁÓWNE MECHANIZMY DYFUZJI W KRYSZTAŁACH RODZAJ PROCESU RODZAJ DEFEKTU MECHANIZM PROCESY NIE ZALEŻĄCE OD DEFEKTÓW brak PROSTA ZAMIANA ATOMÓW PIERŚCIENIOWY PROCESY ZALEŻĄCE międzywęzłowe atomy PROSTE PRZEMIESZCZANIE ATOMÓW PO MIĘDZYWĘŹLACH MECHANIZM „INTERSTITIALCY” MECHANIZM „CROWDION” DYSOCJACYJNY wakanse WAKANSOWY RELAKSACYJNY dyslokacje DYFUZJA PO LINIACH DYSLOKACJI DYFUZJA PO GRANICACH ZIAREN

51 Domieszkowanie ze szkliw Podłoże półprzewodnikowe
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Domieszkowanie ze szkliw Szkliwo domieszkowo -krzemowe Podłoże półprzewodnikowe

52 Domieszkowanie ze szkliw Podłoże półprzewodnikowe
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Domieszkowanie ze szkliw Szkliwo domieszkowo -krzemowe ND Podłoże półprzewodnikowe NA

53 Domieszkowanie ze szkliw Podłoże półprzewodnikowe
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Domieszkowanie ze szkliw Szkliwo domieszkowo -krzemowe Podłoże półprzewodnikowe

54 Domieszkowanie ze szkliw Podłoże półprzewodnikowe
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Domieszkowanie ze szkliw Szkliwo domieszkowo -krzemowe ND Podłoże półprzewodnikowe n p NA

55 PROFILE KONCENTRACJI DOMIESZKI DONOROWEJ
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( PROFIL KONCENTRACJI DOMIESZKI TEKSTURYZOWANA POWIERZCHNIA ELEKTRODA PRZEDNIA ARC PROFILE KONCENTRACJI DOMIESZKI DONOROWEJ EMITER ELEKTRODA TYLNA 16

56 ROZWIROWYWANE SZKLIWA DOMIESZKOWE
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( ROZWIROWYWANE SZKLIWA DOMIESZKOWE SPIN-ON DIFFUSANTS SiO2xP2O5 SOD OH Si O P SZKLIWA DOMIESZKOWO -KRZEMOWE

57 Tetraetoksysilan - struktura
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Tetraetoksysilan - struktura (C2H5O)4Si Krzem Tlen Wegiel Wodór , Źródło - Wikipedia

58 Tetraetoksysilan (Tetraethoksysilane)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Tetraetoksysilan (Tetraethoksysilane) Podstawową i użyteczną własnością tetraetoksysilanu jest przekształcanie się związku w dwutlenek krzemu w obecności wody Reakcja hydrolizy Si(OC2H5)4+2H2O=SiO2+4C2H5OH W podwyższonej temperaturze T>600°C tetraetoksysilan przekształca się w dwutlenek krzemu Rozkład termiczny Si(OC2H5)4 = SiO2+2O(C2H5)2 600°C

59 SZKLIWA FORMOWANE METODĄ (SPIN-ON)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SZKLIWA FORMOWANE METODĄ (SPIN-ON) KRZEMIONKA lub SiO2 (SILICATE) Si O Po obróbce termicznej w temperaturze T=1000°C Informacje zaczerpnięto z katalogu: FILMTRONICS INC., BOX 1521, BUTLER, PENSYLVANIA16003 U.S.A.

60 SZKLIWA FORMOWANE METODĄ (SPIN-ON)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SZKLIWA FORMOWANE METODĄ (SPIN-ON) SZKLIWA KRZEMIANO-POCHODNE (ALTERED SILICATE) OH Si O P Po obróbce termicznej w temperaturze T=425°C Informacje zaczerpnięto z katalogu: FILMTRONICS INC., BOX 1521, BUTLER, PENSYLVANIA16003 U.S.A.

61 SOD SOG DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( MATERIAŁY W POSTACI ROZWIROWYWANYCH ROZTWORÓW STOSOWANE W PROCESIE WYTWARZANIA STRUKTUR PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Rozpuszczalnik C2H5OH Rozpuszczalnik C2H5OH Związek krzemu TEOS Związek krzemu TEOS Rozpuszczalnik H3PO4 SOD SOG SZKLIWA BEZDOMIESZKOWE SZKLIWA DOMIESZKOWO-KRZEMOWE SPIN-ON GLASSES (SOG) SPIN-ON DIFFUSANTS (SOD)

62 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( ROZWIROWYWANE SZKLIWA PLANARYZUJĄCE I PASYWUJĄCE Wytwarzanie, poprzez rozwirowywanie, cienkich warstw szkliwa SiO2 Mycie podłoży krzemowych, suszenie na wirówce Nakładanie roztworu na podłoże (filtrowanie –0,2µm) Rozwirowywanie do ustalenia się barwy interferencyjnej Przenoszenie podłoży do kwarcowej kasety 14

63 Procedura rozwirowywania (spin-on)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Procedura rozwirowywania (spin-on) FILTRACJA FILTR 0,2µm MILLIPORE

64 ETAP 1 Procedura rozwirowywania (spin-on) DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Procedura rozwirowywania (spin-on) ETAP 1 Dozowanie rozwirowywanego roztworu na powierzchnię podłoża DOZOWNIK Dozowanie poprzez dozownik lub metodą rozpylania (sprey) ROZWIROWYWANY ROZTWÓR Ważnym elementem procesu jest zastosowanie filtracji PODŁOŻE OSADZANIE Istotne jest całkowite pokrycie podłoża roztworem Zaczerpnięto z materiałów ze strony internetowej:

65 ETAP 2 Procedura rozwirowywania (spin-on) DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Procedura rozwirowywania (spin-on) ETAP 2 „Rozpędzanie” podłoża wraz z naniesionym roztworem do żądanej prędkości dω/dt≠ 0 Obserwuje się intensywne „zrzuca-nie” nadmiaru roztworu z podłoża. Tworzą się „wiry spiralne” (bezwła-dność górnych warstw roztworu przy rozpędzaniu się podłoża). Po osiąg-nięciu ostatecznej grubości roztwór „wiruje” z prędkością identyczną jak podłoże SPIN-UP Zaczerpnięto z materiałów ze strony internetowej:

66 Procedura rozwirowywania (spin-on)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Procedura rozwirowywania (spin-on) ETAP 3 Formowanie się warstwy o żądanej grubości przy stałej prędkości obrotowej ω Siły lepkości odpowiedzialne są za ustalenie się ostatecznej grubości warstwy. Warstwa równomiernie zmniejsza swą grubość, co w połą-czeniu z parowaniem organicznych rozpuszczalników daje efekt zmian barw interferencyjnych ω SPIN-OFF Zaczerpnięto z materiałów ze strony internetowej:

67 Procedura rozwirowywania (spin-on)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Procedura rozwirowywania (spin-on) ETAP 4 Formowanie się warstwy o żądanej grubości w procesie parowania rozpuszczalników ω Wirowanie ze stałą prędkością obro-tową, jednak obecnie o grubości wa-rstwy decydują procesy odparowa-nia rozpuszczalników. Powoduje to wzrost lepkości , w wyniku czego ustala się grubość warstwy. PAROWANIE Zaczerpnięto z materiałów ze strony internetowej:

68 Procedura rozwirowywania (spin-on)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Procedura rozwirowywania (spin-on) TYPOWE BŁĘDY OBSERWOWANE NA PODŁOŻACH POKRYTYCH WARSTWĄ WYTWARZANĄ METODĄ „SPIN-ON” IDEAŁ

69 Formowanie szkliwa (suszenie)
DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Formowanie szkliwa (suszenie) MECHANIZM TWORZENIA SIĘ NIERÓWNOŚCI NA POWIERZCHNI WARSTWY PARY ROZPUSZCZALNIKÓW WYSOKIE σ WYSOKIE σ NISKIE σ NISKIE σ Warstwa przypowierzchniowa staje się zubożona w rozpuszczalniki Siły związane z napięciem powierzchniowym powodują lokalne „unoszenie się” roztworu w miejscach, gdzie σ jest wyższe ROZWIROWYWANY ROZTWÓR PODŁOŻE Zaczerpnięto z materiałów ze strony internetowej:

70 DOMIESZKOWANIE - DYFUZJA
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Domieszkowanie PIEC DYFUZYJNY PEO 601