Az epitaxiális növekedés, amelyet gyakran epitaxiának is neveznek, a félvezető anyagok és eszközök gyártásának egyik legfontosabb folyamata. Az úgynevezett epitaxiális növekedés bizonyos körülmények között az egykristályos szubsztráton egyrétegű filmréteg növesztésével történik, az egykristályos film növesztését epitaxiális réteg epitaxiális technológiának nevezik. Az 1960-as évek elején a szilícium egykristályos vékonyréteg-kutatásban közel fél évszázados fejlődésen ment keresztül, és az epitaxiális növekedés bizonyos feltételei mellett különféle félvezető filmeket tudtak létrehozni. Az epitaxiális technológia számos problémát oldott meg a félvezető diszkrét alkatrészek és integrált áramkörök terén, jelentősen javítva az eszköz teljesítményét. Az epitaxiális film pontosabban szabályozhatja vastagságát és adalékolási tulajdonságait, ami a félvezető integrált áramkörök gyors fejlődéséhez vezetett, tökéletesebb állapotba kerüléséhez. A szilícium egykristályból szeleteléssel, csiszolással, polírozással és egyéb feldolgozási technikákkal polírozott lemezt lehet előállítani, amelyen diszkrét alkatrészeket és integrált áramköröket lehet készíteni. Sok esetben azonban ez a polírozott lemez csak mechanikai hordozóként szolgál a szubsztrátum számára, ezért először egy megfelelő vezetőképességű és ellenállású egykristályos filmréteget kell növeszteni, majd diszkrét komponenseket vagy integrált áramköröket kell előállítani egykristályos filmből. Ezt a módszert alkalmazzák például nagyfrekvenciás, nagy teljesítményű szilícium tranzisztorok gyártásánál, feloldva az átütési feszültség és a soros ellenállás közötti konfliktust. A tranzisztor kollektora nagy átütési feszültséget igényel, amelyet a szilícium ostya pn átmenetének ellenállása határoz meg. Ennek a követelménynek a teljesítéséhez nagy ellenállású anyagokra van szükség. Az erősen adalékolt n-típusú, alacsony ellenállású anyagok epitaxiális rétegére több-tizenkét mikron vastag, enyhén adalékolt, nagy ellenállású n-típusú réteget helyeznek, és az epitaxiális rétegben gyártják a tranzisztort, ami megoldja a nagy ellenállás által megkövetelt nagy átütési feszültség és az alacsony szubsztrátum-ellenállás által megkövetelt alacsony kollektor soros ellenállás közötti ellentmondást.
A gázfázisú epitaxiális növekedés a félvezetők területén az érettebb epitaxiális növekedési technológia legkorábbi alkalmazása, amely fontos szerepet játszik a félvezető tudomány fejlődésében, nagyban hozzájárulva a félvezető anyagok és eszközök minőségéhez és teljesítményük javításához. Jelenleg a félvezető egykristályos epitaxiális film előállítása a kémiai gőzfázisú leválasztás legfontosabb módszere. Az úgynevezett kémiai gőzfázisú leválasztás, azaz gáz halmazállapotú anyagok alkalmazása a szilárd felületen a kémiai reakció során szilárd lerakódásokat generál. A CVD technológia kiváló minőségű egykristályos filmeket képes növeszteni a kívánt adalékolási típus és epitaxiális vastagság eléréséig, könnyen megvalósítható a tömeggyártás, ezért széles körben alkalmazzák az iparban. Az iparban a CVD-vel előállított epitaxiális ostya gyakran egy vagy több eltemetett réteggel rendelkezik, amelyekkel diffúzióval vagy ionimplantációval szabályozható az eszköz szerkezete és az adalékolás eloszlása; a CVD epitaxiális réteg fizikai tulajdonságai eltérnek a tömbi anyagétól, és az epitaxiális réteg oxigén- és széntartalma általában nagyon alacsony, ami az előnye. Azonban a CVD epitaxiális réteg könnyen öndoppingolható, a gyakorlati alkalmazásokban bizonyos intézkedéseket kell tenni az öndopping epitaxiális rétegének csökkentése érdekében, a CVD technológia még mindig az empirikus folyamatállapot bizonyos aspektusaiban van, mélyrehatóbb kutatásokra van szükség a CVD technológia fejlesztésének folytatásához.
A CVD növekedési mechanizmusa nagyon összetett. A kémiai reakció általában számos komponenst és anyagot foglal magában, számos köztes terméket eredményezhet, és számos független változó van, például hőmérséklet, nyomás, gázáramlási sebesség stb. Az epitaxiális folyamat számos egymást követő oda-vissza lépésből áll, amelyek egymást fejlesztik és javítják. Az epitaxiális folyamat számos egymást követő, kölcsönösen bővülő és tökéletesítő lépésből áll. A CVD epitaxiális növekedés folyamatának és mechanizmusának elemzéséhez először is tisztázni kell a reaktív anyagok gázfázisban való oldhatóságát, a különböző gázok egyensúlyi parciális nyomását, a kinetikai és termodinamikai folyamatokat; majd megérteni a reaktív gázok gázfázisból a szubsztrát felületére történő tömegtranszportját, a gázáramlás és a szubsztrát felülete közötti határréteg kialakulását, a mag növekedését, valamint a felületi reakciót, diffúziót és migrációt, és így végső soron a kívánt film előállítását. A CVD növekedési folyamatában a reaktor fejlesztése és előrehaladása kulcsfontosságú szerepet játszik, ami nagymértékben meghatározza az epitaxiális réteg minőségét. Az epitaxiális réteg felületi morfológiája, a rácshibák, a szennyeződések eloszlása és szabályozása, az epitaxiális réteg vastagsága és egyenletessége közvetlenül befolyásolja az eszköz teljesítményét és hozamát.
– Ezt a cikket a következő tette közzé:vákuumbevonó gép gyártóGuangdong Zhenhua
Közzététel ideje: 2024. május 4.