Хімічнае асаджэнне з паравой фазы

Эпітаксіяльны рост, які часта называюць эпітаксіяй, з'яўляецца адным з найважнейшых працэсаў у вытворчасці паўправадніковых матэрыялаў і прылад. Так званы эпітаксіяльны рост адбываецца пры пэўных умовах у монакрышталічнай падложцы пры росце пласта аднапластовай плёнкі. Рост монакрышталічнай плёнкі, які называецца эпітаксіяльнай тэхналогіяй, быў заснаваны на даследаваннях тонкіх плёнак монакрышталічнага крэмнію ў пачатку 1960-х гадоў. На аснове распрацоўкі амаль паўстагоддзя людзі змаглі стварыць розныя паўправадніковыя плёнкі пры пэўных умовах эпітаксіяльнага росту. Эпітаксіяльная тэхналогія вырашыла многія праблемы ў паўправадніковых дыскрэтных кампанентах і інтэгральных схемах, значна палепшыўшы прадукцыйнасць прылад. Эпітаксіяльная плёнка дазваляе больш дакладна кантраляваць сваю таўшчыню і легіруючыя ўласцівасці, што прывяло да хуткага развіцця паўправадніковых інтэгральных схем, да больш дасканалай стадыі. Шліфоўка, паліроўка і іншыя метады апрацоўкі монакрышталічнага крэмнію дазваляюць атрымаць паліраваны ліст, з якога можна вырабляць дыскрэтныя кампаненты і інтэгральныя схемы. Але ў многіх выпадках гэты паліраваны ліст выкарыстоўваецца толькі як механічная апора для падкладкі, на якой спачатку неабходна вырасціць пласт монакрышталічнай плёнкі з адпаведным тыпам праводнасці і супраціўлення, а затым вырабіць дыскрэтныя кампаненты або інтэгральныя схемы ў монакрышталічнай плёнцы. Гэты метад выкарыстоўваецца, напрыклад, у вытворчасці крэмніевых высокачастотных магутных транзістараў, вырашаючы супярэчнасць паміж прабойнай напругай і паслядоўным супраціўленнем. Калектар транзістара патрабуе высокай прабойнай напругі, якая вызначаецца супраціўленнем p-n пераходу крэмніевай пласціны. Для задавальнення гэтага патрабавання патрабуюцца матэрыялы з высокім супраціўленнем. Людзі выкарыстоўваюць моцна легаваныя матэрыялы з нізкім супраціўленнем n-тыпу на эпітаксіяльным пласце таўшчынёй ад некалькіх да дзясяткаў мікрон, вырабляючы транзістары ў эпітаксіяльным пласце, што вырашае супярэчнасць паміж высокім прабойным напружаннем, неабходным для высокага супраціўлення, і нізкім паслядоўным супраціўленнем калектара, неабходным для нізкага супраціўлення падкладкі.

Газафазны эпітаксіяльны рост — гэта самае ранняе прымяненне больш сталай тэхналогіі эпітаксіяльнага росту ў галіне паўправаднікоў, якая адыгрывае важную ролю ў развіцці паўправадніковай навукі, уносячы значны ўклад у якасць паўправадніковых матэрыялаў і прылад і паляпшэнне іх прадукцыйнасці. У цяперашні час падрыхтоўка паўправадніковых монакрышталічных эпітаксіяльных плёнак з'яўляецца найважнейшым метадам хімічнага асаджэння з паравой фазы. Так званае хімічнае асаджэнне з паравой фазы, гэта значыць выкарыстанне газападобных рэчываў на цвёрдай паверхні ў выніку хімічнай рэакцыі, працэс атрымання цвёрдых адкладаў. Тэхналогія CVD дазваляе вырошчваць высакаякасныя монакрышталічныя плёнкі, атрымліваць неабходны тып легіравання і эпітаксіяльную таўшчыню, лёгка рэалізоўваць у масавай вытворчасці і таму шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці. У прамысловасці эпітаксіяльная пласціна, падрыхтаваная метадам CVD, часта мае адзін або некалькі схаваных слаёў, якія можна выкарыстоўваць для кантролю структуры прылады і размеркавання легіравання шляхам дыфузіі або іённай імплантацыі; фізічныя ўласцівасці эпітаксіяльнага пласта CVD адрозніваюцца ад уласцівасцей асноўнага матэрыялу, і ўтрыманне кіслароду і вугляроду ў эпітаксіяльным пласціне звычайна вельмі нізкае, што з'яўляецца яго перавагай. Аднак эпітаксіяльны пласт CVD лёгка ўтварае самалегаванне, і ў практычным прымяненні неабходна прыняць пэўныя меры для памяншэння эпітаксіяльнага пласта самалегавання. Тэхналогія CVD усё яшчэ знаходзіцца ў стане эмпірычнага працэсу, і неабходна правесці больш паглыбленыя даследаванні, каб працягваць развіваць тэхналогію CVD.

Механізм росту метадам хімічнага осаду (ХОС) вельмі складаны. У хімічнай рэакцыі звычайна ўдзельнічаюць розныя кампаненты і рэчывы, што дазваляе атрымаць шэраг прамежкавых прадуктаў. Існуе мноства незалежных зменных, такіх як тэмпература, ціск, хуткасць патоку газу і г.д. Эпітаксіяльны працэс мае шэраг паслядоўных этапаў, якія ўзаемна развіваюцца і ўдасканальваюцца. Эпітаксіяльны працэс мае мноства паслядоўных, узаемна пашыральных і ўдасканальваючыхся этапаў. Для аналізу працэсу і механізму эпітаксіяльнага росту метадам ХОС, перш за ўсё, неабходна высветліць растваральнасць рэакцыйных рэчываў у газавай фазе, раўнаважны парцыяльны ціск розных газаў, высветліць кінетычныя і тэрмадынамічныя працэсы. Затым трэба зразумець масаперанос рэакцыйных газаў з газавай фазы на паверхню падкладкі, утварэнне памежнага слоя паміж газавым патокам і паверхняй падкладкі, рост зародка, а таксама павярхоўную рэакцыю, дыфузію і міграцыю, і такім чынам у канчатковым выніку стварыць патрэбную плёнку. У працэсе росту метадам ХОС развіццё і прагрэс рэактара адыгрываюць вырашальную ролю, што ў значнай ступені вызначае якасць эпітаксіяльнага слоя. Марфалогія паверхні эпітаксіяльнага пласта, дэфекты рашоткі, размеркаванне і кантроль прымешак, таўшчыня і аднастайнасць эпітаксіяльнага пласта непасрэдна ўплываюць на прадукцыйнасць і выхад прылады.

–Гэты артыкул апублікаванывытворца вакуумных пакрыццяўГуандун Чжэньхуа