Kemijsko taloženje iz pare

Epitaksijalni rast, često nazivan i epitaksija, jedan je od najvažnijih procesa u izradi poluvodičkih materijala i uređaja. Takozvani epitaksijalni rast odvija se pod određenim uvjetima u monokristalnoj podlozi, procesom rasta sloja monokristalnog filma. Rast monokristalnog filma naziva se epitaksijalni sloj, epitaksijalna tehnologija, započela je početkom 1960-ih u istraživanju tankih silicijevih monokristalnih filmova. Nakon gotovo pola stoljeća razvoja, ljudi su uspjeli ostvariti razne poluvodičke filmove pod određenim uvjetima epitaksijalnog rasta. Epitaksijalna tehnologija riješila je mnoge probleme u poluvodičkim diskretnim komponentama i integriranim krugovima, uvelike poboljšavajući performanse uređaja. Epitaksijalni film može preciznije kontrolirati svoju debljinu i svojstva dopiranja, što je dovelo do brzog razvoja poluvodičkih integriranih krugova, do savršenije faze. Rezanjem, brušenjem, poliranjem i drugim tehnikama obrade silicijevog monokristala dobiva se polirani lim, na kojem se mogu izrađivati ​​diskretne komponente i integrirani krugovi. 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 vodljivosti i otpora, a zatim proizvesti diskretne komponente ili integrirane krugove u monokristalnom filmu. Ova se metoda koristi, na primjer, u proizvodnji silicijskih visokofrekventnih tranzistora velike snage, rješavajući sukob između probojnog napona i serijskog otpora. Kolektor tranzistora zahtijeva visoki probojni napon, koji je određen otporom pn spoja silicijske pločice. Kako bi se zadovoljio ovaj zahtjev, potrebni su materijali visoke otpornosti. Ljudi u jako dopiranim n-tip materijalima niskog otpora na epitaksijalnom sloju debljine nekoliko do desetak mikrona, proizvode tranzistore u epitaksijalnom sloju, što rješava visoki probojni napon potreban zbog visokog otpora i nizak serijski otpor kolektora potreban zbog niskog otpora podloge.

Epitaksijalni rast u plinskoj fazi najranija je primjena zrelije tehnologije epitaksijalnog rasta u području poluvodiča, koja igra važnu ulogu u razvoju znanosti o poluvodičima, uvelike doprinoseći kvaliteti poluvodičkih materijala i uređaja te poboljšanju njihovih performansi. Trenutno je priprema epitaksijalnog filma poluvodičkog monokristala najvažnija metoda kemijskog taloženja iz pare. Takozvano kemijsko taloženje iz pare, odnosno korištenje plinovitih tvari na čvrstoj površini kemijskom reakcijom, proces stvaranja čvrstih naslaga. CVD tehnologija omogućuje uzgoj visokokvalitetnih monokristalnih filmova, kako bi se postigla potrebna vrsta dopiranja i epitaksijalna debljina, lako se ostvaruje masovna proizvodnja 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 raspodjele dopiranja difuzijom ili ionskom implantacijom; fizikalna svojstva CVD epitaksijalnog sloja razlikuju se od svojstava rasutog materijala, a sadržaj kisika i ugljika u epitaksijalnom sloju općenito je vrlo nizak, što je njegova prednost. Međutim, CVD epitaksijalni sloj lako se samodopira, u praktičnoj primjeni potrebno je poduzeti određene mjere za smanjenje samodopirajućeg epitaksijalnog sloja. CVD tehnologija je još uvijek u nekim aspektima empirijskog procesa te je potrebno provesti dublja istraživanja kako bi se nastavio razvoj CVD tehnologije.

Mehanizam rasta CVD-om je vrlo složen. U kemijskoj reakciji obično sudjeluju razne komponente i tvari, što može proizvesti niz međuprodukata, a postoje i mnoge neovisne varijable, poput temperature, tlaka, brzine protoka plina itd. Epitaksijalni proces ima niz uzastopnih koraka koji se međusobno razvijaju i poboljšavaju. Epitaksijalni proces ima mnogo uzastopnih, međusobno proširujućih i usavršavajućih koraka. Analizirajući proces i mehanizam epitaksijalnog rasta CVD-om, prije svega, treba razjasniti topljivost reaktivnih tvari u plinskoj fazi, ravnotežni parcijalni tlak različitih plinova, razjasniti kinetičke i termodinamičke procese; zatim razumjeti prijenos mase reaktivnih plinova iz plinske faze na površinu supstrata, stvaranje graničnog sloja između strujanja plina i površine supstrata, rast jezgre, kao i površinsku reakciju, difuziju i migraciju, te tako u konačnici generirati željeni film. U procesu rasta CVD-om, razvoj i napredak reaktora igraju ključnu ulogu, što uvelike određuje kvalitetu epitaksijalnog sloja. Površinska morfologija epitaksijalnog sloja, defekti rešetke, raspodjela i kontrola nečistoća, debljina i ujednačenost epitaksijalnog sloja izravno utječu na performanse i prinos uređaja.

–Ovaj članak objavljujeproizvođač strojeva za vakuumsko premazivanjeGuangdong Zhenhua