Процесс осаждения защитной плёнки на полупроводниковые кристаллы с p-n-переходами проводят в кварцевой трубе, в одном конце которого помещают материал источника, например Al2O3 , а в другом – подложку с кристаллами. Сначала в трубе создают вакуум, а потом вводят необходимое количество инертного газа. Труба имеет две температурные зоны: 900 С – для источника, 500 С – для кристаллов.

В качестве защитного материала можно использовать также свинцовый сурик Pb3O4, растворенный в смеси из 7,5% полиэтилена и 92%полибутилена и перемещённый при температуре 125–160 0С. Полученный состав при температуре 112 С наносят на поверхность кристаллов с p-n-переходами. В качестве окисляющего агента используют хромат цинка ZnCrO4. Кроме того, защитные плёнки могут быть получены на основе смесей Pb3O4 и ZnCrO4, SrCrO4 . Порошок этих веществ смешивают с летучими растворителями получают суспензии, которые наносят на поверхность полупроводниковых кристаллов распылением. Кристаллы с напылённым защитным слоем выдерживают в течение нескольких минут при комнатной температуре до полного испарения растворителя, а затем нагревают до 200 С. В результате нагревания частицы нанесённого вещества выделяют ионы кислорода, которые замещают ионы водорода на поверхности полупроводникового материала, и на поверхности кристаллов образуется плотная защитная плёнка. Этот способ защиты позволяет снизить обратные токи приборов на один-два порядка.

Вакуумным катодным распылением Al2O3, MgF2, Ta2O5, TiO2, ThO2, ZnO2, BeO, и MgO на поверхности кристаллов с p-n-переходами могут быть получены защитные диэлектрические плёнки, которые представляют собой с поверхностью полупроводникового кристалла.

Для защиты и стабилизации электрических параметров p-n-переходов проводят процесс титанирования, который состоит в том, что на поверхность кристаллов с p-n-переходами осаждают один из сложных эфиров: негидролизированный титановый эфир, тетраизопропилтитанат, тетрабутилтитанат или тетраэтилгексинтитанат. Полученное покрытие стабилизируют термическим прогревом или при помощи катализаторов и получают прочие, химически связанные с поверхностью полупроводникового кристалла плёнки двуокиси титана.

Другой способ титанирования заключается в замещении слоя окиси германия на поверхности кристалла германия окисью титаната, которая наносится в потоке фтора. Фтор, проходя по трубопроводу и насыщаясь титаном, образует газообразный фторид титана, который реагирует с поверхностью кристаллов, покрытий слоем окиси германия. В результате на поверхности кристаллов образуется окись титана и парообразный фторид германия.

Для защиты поверхностей p-n-переходов может быть использован нагрев кристаллов при 1200 С в окисляющей атмосфере в присутствии ванадия или его соединения. Ванадий находится в рабочей камере в виде порошкообразной пятиокиси V2O5. Через рабочую камеру пропускают водяные пары, содержащие кислород с парциальным давлением 3,3*103 Па. После получения плёнки толщиной около 1 мкм лодочку с порошком V2O5 медленно выдвигают из печи.

Поверхность p-n-перходов защищают также плёнками окиси вольфрама, наносимыми плазменными распылением в атмосфере кислорода. Толщина плёнок от 10 до 1000 нм. Давление кислорода в рабочей камере может быть выбрано в диапазоне от 2,6*103 до6,6 Па. Катодом служит чашеобразный диск из вольфрама, а анодом – полупроводниковые пластины с p-n-переходами. Температура процесса не должна превышать 300 С. Напряжение на электродах от выбранного давления газа внутри рабочей камеры не должно превышать 500 В.

Защита поверхности p-n-переходов плёнками нитрида кремния.

Нестабильность электрических параметров планарных структур вызвана движением ионов щелочных металлов как внутри, так и на поверхности окисла. Ионы щелочных металлов, особенно ионы натрия, обладают сравнительно большой подвижностью (для Na при Т=200 С , м=10-12 см2/(В*с)) при повышенных температурах движутся в электрическом поле.

Одним из способов повышения стабильности планарных приборов является выращивание поверх слоя двуокиси кремния слоя Si3N4 или стекла. Стекло связывает ионы натрия и препятствует их перемещению, а Si3N4 улучшает изоляцию поверхности активных структур.

Для получения защитных плёнок нитрида кремния используются различные методы, основанные на следующих реакциях взаимодействия : силана с аммиаком, тетрахлорида кремния с аммиаком, силана с гидрозином, тетрабромида кремния с азотом. Кроме того, используются методы катодного и высокочастотного реактивного распыления.

Реакция взаимодействия SiH4 с NH3. Выращивание плёнок нитрида кремния производится химическим взаимодействием в газовой среде силана с аммиаком. Азотирование производится в кварцевой трубке при температурах 700–1100 С. В трубу с током водорода с расходом 4 л/мин подают пары силана и аммиака в соотношении 1:20. Избыток водорода препятствует преждевременному разложению силана (температура разложения силана 500С). В результате взаимодействия силана и аммиака на кремневой подложке образуется плёнка нитрида:

3SiH4+4NH3 —>Si3N4+12 H2

Уменьшение скорости роста плёнки с увеличением температуры свыше 1000 С обусловлено недостаточным количеством силана вблизи подложки вследствие его интенсивного разложения. Обычно плёнки имеют аморфную структуру, однако в плёнках, выращенных при 1100С, наблюдаётся отдельные кристаллические образования.

Реакция взаимодействия SiCl4 с NH3. При выращивании плёнок протекают следующие реакции. На начальной стадии образуются диимид кремния:

SiCl4+^NH3–>Si(NH)2+4NH4Cl

При комнатной температуре реакция дальше не идёт, но происходит полимеризация диимида. При нагреве подложки протекает реакция:

6Si(NH)2–>2Si3(NH3)N2–>3Si2(NH)N2–>2Si3N4

В результате образуются кристаллиты нитрида кремния. При температуре 1100–1200С получается полностью аморфная плёнка Si3N4. В толстых плёнках Si3N4 (свыше 1 мкм) имеются трещины, плотность которых растёт с толщиной и скоростью выращивания. Наличие трещин не только результат различия в коэффициентах термического расширения, но и следствие структурной неоднородности плёнки и подложки.

Получение защитных пленок Si3N4 этим методом проводиться в горизонтальной кварцевой трубе , в которую вводятся отдельно газовые смеси. Температура внутри рабочей камеры поддерживается равной 10000С. Температура всей остальной трубы поддерживается равной 375 С, чтобы исключить конденсацию на поверхности трубы хлорида амония. Поток аммиака подают в трубу со скоростью 10 л/мин, а тетрахлорид – со скоростью (1-2)*10-3 моль/мин. Этот метод позволяет получить плёнки нитрида кремния, обладающей хорошей адгезией к поверхности пластин. Скорость осаждения плёнок Si3N4 зависит от соотношения между компонентами газовой смеси и температуры. На рис в приведена зависимость скорости роста плёнки Si3N4 от температуры для двух соотношений между SiCl4 и NH3 в реагирующей смеси.