Hemijsko taloženje iz pare

Epitaksijalni rast, često nazivan i epitaksija, jedan je od najvažnijih procesa u proizvodnji poluprovodničkih materijala i uređaja. Takozvani epitaksijalni rast odvija se pod određenim uslovima u monokristalnoj podlozi, procesom rasta sloja monokristalnog filma. Rast monokristalnog filma naziva se epitaksijalni sloj. Epitaksijalna tehnologija je započela početkom 1960-ih u istraživanju tankih silicijumskih monokristalnih filmova, a nakon skoro pola vijeka razvoja, ljudi su uspjeli da ostvare različite poluprovodničke filmove pod određenim uslovima epitaksijalnog rasta. Epitaksijalna tehnologija je riješila mnoge probleme u poluprovodničkim diskretnim komponentama i integrisanim kolima, značajno poboljšavajući performanse uređaja. Epitaksijalni film može preciznije kontrolisati svoju debljinu i svojstva dopiranja, što je dovelo do brzog razvoja poluprovodničkih integrisanih kola, do savršenijeg stanja. Rezanjem, brušenjem, poliranjem i drugim tehnikama obrade, silicijumski monokristal se dobija polirani list, na kojem se mogu praviti diskretne komponente i integrisana kola. Ali u mnogim slučajevima ovaj polirani lim služi samo kao mehanička podloga za podlogu, u kojoj je potrebno prvo uzgojiti sloj monokristalnog filma s odgovarajućom vrstom provodljivosti i otpornosti, a zatim proizvesti diskretne komponente ili integrirana kola u monokristalnom filmu. Ova metoda se koristi, na primjer, u proizvodnji silicijumskih visokofrekventnih tranzistora velike snage, rješavajući konflikt između probojnog napona i serijskog otpora. Kolektor tranzistora zahtijeva visoki probojni napon, koji je određen otpornošću pn spoja silicijumske pločice. Da bi se ispunio ovaj zahtjev, potrebni su materijali visoke otpornosti. Ljudi u jako dopiranim n-tip materijalima niskog otpora na epitaksijalnom sloju debljine od nekoliko do desetak mikrona, proizvode tranzistore u epitaksijalnom sloju, što rješava visoki probojni napon potreban zbog visoke otpornosti i nizak serijski otpor kolektora potreban zbog niske otpornosti podloge.

Epitaksijalni rast u gasnoj fazi je najranija primjena zrelije tehnologije epitaksijalnog rasta u oblasti poluprovodnika, koja igra važnu ulogu u razvoju nauke o poluprovodnicima, uveliko doprinoseći kvalitetu poluprovodničkih materijala i uređaja i poboljšanju njihovih performansi. Trenutno je priprema epitaksijalnog filma poluprovodničkog monokristala najvažnija metoda hemijskog taloženja iz pare. Takozvano hemijsko taloženje iz pare, odnosno upotreba gasovitih supstanci na čvrstoj površini hemijskom reakcijom, proces stvaranja čvrstih naslaga. CVD tehnologija omogućava uzgoj visokokvalitetnih monokristalnih filmova, kako bi se dobila potrebna vrsta dopiranja i epitaksijalna debljina, lako se realizuje u masovnoj proizvodnji i stoga se široko koristi u industriji. U industriji, epitaksijalna pločica pripremljena CVD-om često ima jedan ili više ukopanih slojeva, koji se mogu koristiti za kontrolu strukture uređaja i distribucije dopiranja difuzijom ili implantacijom jona; fizička svojstva CVD epitaksijalnog sloja razlikuju se od svojstava rasutog materijala, a sadržaj kisika i ugljika u epitaksijalnom sloju je uglavnom vrlo nizak, što je njegova prednost. Međutim, CVD epitaksijalni sloj se lako samodopira, u praktičnoj primjeni potrebno je poduzeti određene mjere za smanjenje samodopirajućeg epitaksijalnog sloja. CVD tehnologija je još uvijek u nekim aspektima empirijskog procesa i potrebna su detaljnija istraživanja kako bi se nastavio razvoj CVD tehnologije.

Mehanizam rasta CVD-om je vrlo složen. U hemijskoj reakciji obično učestvuje niz komponenti i supstanci, što može proizvesti niz međuproizvoda, a postoje i mnoge nezavisne varijable, kao što su temperatura, pritisak, brzina protoka gasa itd. Epitaksijalni proces ima niz uzastopnih koraka koji se međusobno razvijaju i poboljšavaju. Epitaksijalni proces ima mnogo uzastopnih, međusobno proširujućih i usavršavajućih koraka. Da bi se analizirao proces i mehanizam epitaksijalnog rasta CVD-om, prije svega, treba razjasniti rastvorljivost reaktivnih supstanci u gasnoj fazi, ravnotežni parcijalni pritisak različitih gasova, razjasniti kinetičke i termodinamičke procese; zatim razumjeti transport mase reaktivnih gasova iz gasne faze do površine supstrata, formiranje graničnog sloja između protoka gasa i površine supstrata, rast jezgra, kao i površinsku reakciju, difuziju i migraciju, te na kraju generirati željeni film. U procesu rasta CVD-om, razvoj i napredak reaktora igraju ključnu ulogu, što uveliko određuje kvalitet epitaksijalnog sloja. Površinska morfologija epitaksijalnog sloja, defekti rešetke, distribucija i kontrola nečistoća, debljina i ujednačenost epitaksijalnog sloja direktno utiču na performanse i prinos uređaja.

–Ovaj članak je objavljen od straneproizvođač mašina za vakuumsko premazivanjeGuangdong Zhenhua