Gaz composé de silicium et d'hydrogène. Utilisé comme précurseur pour la CVD du polysilicium, de l'oxyde et du nitrure de silicium. Pyrophorique à l'air, il fait l'objet d'une gestion stricte.
Nom japonais: シラン(SiH4)
« Silane (SiH4) » apparaît dans 14 questions d'entraînement réparties sur 4 thèmes, dont Dépôt (CVD et PVD), Matériaux de procédé (gaz et produits chimiques), Croissance épitaxiale.
Le silane (SiH4, monosilane) se décompose sous l'effet de la chaleur en déposant du silicium : SiH4 → Si + 2H2. En LPCVD vers 600–650 °C, il forme le polysilicium des grilles, des résistances et des couches MEMS ; en dessous d'environ 580 °C, le film est amorphe, et recuire ce film amorphe vers 600 °C donne des grains plus gros qu'un dépôt direct de polysilicium. En épitaxie, le silane fonctionne à environ 600–900 °C, soit plus bas que le dichlorosilane ou le trichlorosilane. Le disilane (Si2H6) et le trisilane se décomposent encore plus facilement pour la croissance à basse température, et le silane mélangé au germane (GeH4) permet la croissance du SiGe.
Le silane fournit aussi le silicium des diélectriques. En CVD assistée par plasma (PECVD) vers 300–400 °C, le silane avec le protoxyde d'azote (N2O) dépose de l'oxyde de silicium ou de l'oxynitrure (SiON) à indice ajustable, et le silane avec l'ammoniac dépose un nitrure de silicium contenant environ 10–30 % d'hydrogène, utilisé comme passivation finale et comme couverture du cuivre. Le nitrure LPCVD de meilleure qualité utilise plutôt le dichlorosilane et l'ammoniac à 700–800 °C. Le silane sert aussi à la nucléation du tungstène CVD avant la réduction du WF6 par l'hydrogène, ainsi qu'à l'épitaxie du SiC avec un hydrocarbure comme le propane.
Le silane est pyrophorique : il peut s'enflammer spontanément au contact de l'air en brûlant en une poudre blanche de silice. Le danger le plus grave est qu'une fuite à forte concentration ne s'enflamme pas immédiatement, laissant un nuage gazeux s'accumuler puis s'enflammer de façon explosive. Sa limite inférieure d'explosivité est d'environ 1,4 % dans l'air. Les usines stockent donc les bouteilles dans des armoires à gaz ventilées, le distribuent par des lignes équipées de détecteurs de fuite, de limiteurs de débit et de vannes d'arrêt d'urgence automatiques, et purgent les lignes au gaz inerte avant toute maintenance.
Les sources chlorées comme le dichlorosilane et le trichlorosilane nécessitent des températures plus élevées, mais le HCl qu'elles libèrent supprime la nucléation sur l'oxyde, ce qui favorise l'épitaxie sélective, et le trichlorosilane vers 1100–1150 °C fait croître des couches épaisses à plusieurs µm par minute. Le silane dépose à plus basse température sans chlore, mais sa croissance est moins sélective et il peut former des particules par réaction en phase gazeuse. Pour l'oxyde, le TEOS liquide est une alternative plus sûre qui offre un recouvrement de marche plus conforme que l'oxyde à base de silane.
Réponse : B. Silicium amorphe
Le silicium obtenu par décomposition thermique du silane est amorphe en dessous d'environ 580 ℃ et polycristallin (polysilicium) au-dessus. Un dépôt amorphe suivi d'un long recuit vers 600 ℃ fait croître des cristaux à partir de peu de germes, d'où des grains plus gros (et une mobilité plus élevée) que pour un film déposé directement. Pour les transistors en couches minces (TFT) des écrans à cristaux liquides, on utilise aussi la cristallisation par laser.
Réponse : A. Il est pyrophorique et risque de s'enflammer en cas de fuite dans l'air
Le silane est un gaz pyrophorique qui s'enflamme spontanément au contact de l'air ; en cas de fuite à forte concentration, il peut s'accumuler sans brûler immédiatement puis brûler de façon explosive. On le place donc dans des armoires à bouteilles ventilées et on le distribue par des canalisations équipées de détecteurs de fuite et de vannes de coupure d'urgence. Il n'émet pas de rayonnement et n'est pas non plus un gaz sûr ne nécessitant aucune gestion particulière. Il est largement utilisé comme précurseur pour la CVD de polysilicium, de SiO2 et de SiN.
Le silane est pyrophorique et peut s'enflammer spontanément à l'air. Une fuite importante peut aussi s'accumuler avant de s'enflammer et provoquer une explosion ; on le manipule donc dans des armoires ventilées avec détection de fuite et arrêt automatique.
Le polysilicium LPCVD est généralement déposé à partir de silane vers 600–650 °C. En dessous d'environ 580 °C, le film est amorphe et non polycristallin.
Le disilane (Si2H6) comporte une liaison Si–Si qui se rompt plus facilement que les liaisons du monosilane (SiH4) : il se décompose et dépose du silicium à plus basse température, ce qui aide à conserver des profils de dopants abrupts en épitaxie à basse température.
Le silicium obtenu par décomposition thermique du silane est amorphe en dessous d'environ 580 ℃ et polycristallin (polysilicium) au-dessus.
Lors du dépôt de silicium par décomposition thermique du si…Le silane est un gaz pyrophorique qui s'enflamme spontanément au contact de l'air ; en cas de fuite à forte concentration, il peut s'accumuler sans brûler immédiatement puis brûler de façon explosive.
Quel est le principal danger lié à la manipulation du silan…Le protoxyde d'azote (N2O) est utilisé comme oxydant réagissant avec le silane en CVD plasma pour former de l'oxyde de silicium, avec un dépôt à basse température d'environ 300 à 400 ℃.
Quel gaz est parfois utilisé comme oxydant avec le silane p…La croissance épitaxiale du silicium utilise des gaz contenant du silicium, comme le trichlorosilane, le dichlorosilane ou le silane, avec de l'hydrogène.
Quels gaz sont utilisés comme précurseurs pour la croissanc…Le dichlorosilane permet de croître vers 1000 à 1100 ℃ et le silane à des températures plus basses de 600 à 900 ℃ environ ; ils sont donc utilisés dans les procédés avancés à budget thermique serré.
Quelle valeur est la plus proche de la température de crois…CVD Précurseur PECVD (CVD assistée par plasma) Contact Rugosité de bord de ligne (LER) Croissance épitaxiale LPCVD (CVD basse pression) Couverture de marche (step coverage) Recuit Mobilité