Podręcznik

4.4. Warstwy dielektryczne

Dominujące w mikroelektronice warstwy SiO₂ można wytwarzać przez utlenianie krzemu, co wykonuje się umieszczając płytkę krzemową w atmosferze utleniającej w wysokiej temperaturze. Jest to jednak możliwe tylko w miejscach, w których powierzchnia krzemu jest odsłonięta. W każdym innym przypadku warstwę SiO2 uzyskuje się przez osadzanie SiO₂ z par powstających w wyniku reakcji chemicznej w fazie gazowej (ang. Chemical Vapor Deposition, CVD). Utlenianie krzemu daje warstwy o najlepszych właściwościach elektrycznych, dlatego w ten sposób wytwarza się warstwy dielektryku bramkowego w tranzystorach MOS. Inne rodzaje warstw dielektrycznych uzyskuje się przez osadzanie różnymi metodami, np. Si3N4 podobnie jak SiO₂ metodą CVD. W najbardziej zaawansowanych technologiach spotyka się też inne dielektryki, niż czysty SiO₂. Przykładowo, dodatek pierwiastka ziem rzadkich – hafnu – do warstwy SiO₂ pod bramką tranzystora MOS zwiększa przenikalność dielektryczną tej warstwy, co poprawia parametry tranzystora.

We współczesnej mikroelektronice warstwa dielektryka pod bramką tranzystora MOS jest niezwykle cienka - jej grubość wynosi kilka nanometrów, co oznacza zaledwie około 10 warstw atomowych. Aby zapewnić mały rozrzut produkcyjny parametrów tranzystorów, trzeba zapewnić jednakową (kilkuatomową!) grubość tej warstwy na całej płytce podłożowej o średnicy 30 cm. Pokazuje to, jak niezwykła jest precyzja procesów technologicznych współczesnej mikroelektroniki.