Ano ang gamit ng silicon nitride sa mga semiconductor device?

Silicon nitride (Si3N4)ay isang tambalan na karaniwang ginagamit sa mga aparatong semiconductor dahil sa kakaibang mga katangiang elektrikal, thermal, at mekanikal nito. Narito ang ilan sa mga pangunahing gamit ng silicon nitride sa teknolohiyang semiconductor:

1. Gate Insulator:Silicon nitrideay madalas na ginagamit bilang isang materyal na insulator ng gate sa mga aparatong metal-oxide-semiconductor (MOS). Ito ay gumaganap bilang isang dielectric layer sa pagitan ng metal gate electrode at ang pinagbabatayan na silicon substrate, na nagbibigay ng electrical isolation. Ang Silicon nitride ay may mataas na dielectric constant (relative permittivity) at epektibong hinaharangan ang daloy ng electric current. Ang mahusay na mga katangian ng insulating nito ay nakakatulong upang mapanatili ang kontrol sa daloy ng singil sa loob ng device.

2. Passivation: Ang Silicon nitride ay kadalasang ginagamit bilang passivation layer sa semiconductors upang protektahan ang aktibong istraktura ng device mula sa mga panlabas na contaminants, moisture, at pisikal na pinsala. Nakakatulong ito upang mapabuti ang pangmatagalang pagiging maaasahan at katatagan ng device sa pamamagitan ng pagpigil sa diffusion ng mga impurities, pagbabawas ng kasalukuyang pagtagas, at pagbibigay ng proteksiyon na hadlang laban sa paglipat ng ion.

3. Diffusion Barrier: Ang Silicon nitride ay maaaring kumilos bilang barrier layer upang maiwasan ang hindi kanais-nais na diffusion ng mga dopant o impurities mula sa mga kalapit na layer. Maaari itong gamitin upang ihiwalay ang iba't ibang mga rehiyon ng isang semiconductor device, na pumipigil sa mga hindi gustong pakikipag-ugnayan at tinitiyak ang wastong paggana.

4. Etch Mask: Ang Silicon nitride ay lumalaban sa maraming etchants na karaniwang ginagamit sa mga proseso ng pagmamanupaktura ng semiconductor. Maaari itong i-pattern at piling i-ukit upang lumikha ng mga kumplikadong istruktura ng device o upang tukuyin ang mga pattern para sa kasunod na mga hakbang sa pagproseso. Ang etch resistance nito ay ginagawa itong perpektong materyal para gamitin bilang etch mask o hard mask sa iba't ibang proseso ng lithography at etching.

5. MEMS at Mga Sensor: Ang Silicon nitride ay nakakahanap ng malawak na paggamit sa mga microelectromechanical system (MEMS) at mga aplikasyon ng sensor. Ang mahusay na mekanikal na mga katangian nito, kabilang ang mataas na tigas, lakas, at paglaban sa pagsusuot, ginagawa itong angkop para sa paggamit bilang isang istrukturang materyal sa microsensors at microactuators.

Sa pangkalahatan,silikon nitridegumaganap ng mahalagang papel sa disenyo, katha, at pagganap ng mga semiconductor device, na nag-aambag sa kanilang electrical isolation, proteksyon, at pagpapahusay ng mga katangian ng device. Ang mga katangian nito ay ginagawa itong isang maraming nalalaman at malawakang ginagamit na materyal sa industriya ng semiconductor.