El creixement epitaxial, sovint també anomenat epitàxia, és un dels processos més importants en la fabricació de materials i dispositius semiconductors. L'anomenat creixement epitaxial es produeix en determinades condicions en el substrat de monocristall sobre el creixement d'una capa de pel·lícula de producte únic. El creixement de la pel·lícula de monocristall s'anomena tecnologia epitaxial de capa. A principis dels anys seixanta, la investigació de pel·lícules primes de monocristall de silici va sorgir durant gairebé mig segle i ara s'ha pogut realitzar una varietat de pel·lícules semiconductores sota certes condicions de creixement epitaxial. La tecnologia epitaxial ha resolt molts problemes en components discrets semiconductors i circuits integrats, millorant considerablement el rendiment del dispositiu. La pel·lícula epitaxial permet controlar amb més precisió el seu gruix i les seves propietats de dopatge, aquesta característica ha conduït al ràpid desenvolupament dels circuits integrats semiconductors, fins a una etapa més perfecta. El monocristall de silici es pot polir mitjançant tècniques de tall, mòlta, polit i altres tècniques de processament per obtenir làmines polides, i es poden fabricar components discrets i circuits integrats. Però en moltes ocasions, aquesta làmina polida només serveix com a suport mecànic per al substrat, en què primer cal fer créixer una capa de pel·lícula monocristallina amb el tipus de conductivitat i resistivitat adequats, i després components discrets o circuits integrats produïts en una pel·lícula monocristallina. Aquest mètode s'utilitza, per exemple, en la producció de transistors de silici d'alta freqüència i alta potència, resolent el conflicte entre la tensió de ruptura i la resistència en sèrie. El col·lector del transistor requereix una tensió de ruptura alta, que està determinada per la resistivitat de la unió pn de l'oblea de silici. Per complir aquest requisit, es necessiten materials d'alta resistència. Les persones en els materials de baixa resistència de tipus n fortament dopats a la capa epitaxial d'alta resistència de tipus n lleugerament dopada de diverses a dotzenes de micres de gruix, la producció de transistors a la capa epitaxial, que resol la contradicció entre l'alta tensió de ruptura requerida per l'alta resistivitat i la baixa resistència en sèrie del col·lector requerida per la baixa resistivitat del substrat.
El creixement epitaxial en fase gasosa és la primera aplicació en el camp dels semiconductors d'una tecnologia de creixement epitaxial més madura, que juga un paper important en el desenvolupament de la ciència dels semiconductors, contribuint enormement a la qualitat dels materials i dispositius semiconductors i a la millora del seu rendiment. Actualment, la preparació de pel·lícules epitaxials de monocristall semiconductor és el mètode més important de deposició química de vapor. L'anomenada deposició química de vapor, és a dir, l'ús de substàncies gasoses a la superfície sòlida de la reacció química, el procés de generació de dipòsits sòlids. La tecnologia CVD pot fer créixer pel·lícules monocristallines d'alta qualitat, per obtenir el tipus de dopatge i el gruix epitaxial requerits, fàcil de realitzar la producció en massa i, per tant, s'ha utilitzat àmpliament a la indústria. A la indústria, l'oblia epitaxial preparada per CVD sovint té una o més capes enterrades, que es poden utilitzar per controlar l'estructura del dispositiu i la distribució del dopatge per difusió o implantació d'ions; les propietats físiques de la capa epitaxial de CVD són diferents de les del material a granel, i el contingut d'oxigen i carboni de la capa epitaxial és generalment molt baix, la qual cosa és el seu avantatge. Tanmateix, la capa epitaxial de deposició química en fase CVD és fàcil d'autodopar, per la qual cosa en aplicacions pràctiques cal prendre certes mesures per reduir l'autodopatge de la capa epitaxial. La tecnologia CVD encara es troba en alguns aspectes de l'estat del procés empíric i cal fer una investigació més profunda per continuar desenvolupant la tecnologia CVD.
El mecanisme de creixement de la CVD és molt complex. En la reacció química, normalment s'hi inclouen diversos components i substàncies, que poden produir diversos productes intermedis i hi ha moltes variables independents, com ara la temperatura, la pressió, el cabal de gas, etc. El procés epitaxial té diversos passos successius que es desenvolupen i milloren mútuament. El procés epitaxial té molts passos successius que s'expandeixen i es perfeccionen mútuament. Per analitzar el procés i el mecanisme de creixement epitaxial de la CVD, en primer lloc, cal aclarir la solubilitat de les substàncies reactives en fase gasosa, la pressió parcial d'equilibri de diversos gasos, aclarir els processos cinètics i termodinàmics; després, cal comprendre el transport de massa dels gasos reactius des de la fase gasosa fins a la superfície del substrat, la formació de la capa límit del flux de gas i la superfície del substrat, el creixement del nucli, així com la reacció superficial, la difusió i la migració, i així generar finalment la pel·lícula desitjada. En el procés de creixement de la CVD, el desenvolupament i el progrés del reactor tenen un paper crucial, que determina en gran mesura la qualitat de la capa epitaxial. La morfologia superficial de la capa epitaxial, els defectes de xarxa, la distribució i el control de les impureses, el gruix i la uniformitat de la capa epitaxial afecten directament el rendiment i el rendiment del dispositiu.
–Aquest article ha estat publicat perfabricant de màquines de recobriment al buitGuangdong Zhenhua
Data de publicació: 04 de maig de 2024