Քիմիական գոլորշու նստեցում

Էպիտաքսիալ աճը, որը հաճախ անվանում են նաև էպիտաքսիա, կիսահաղորդչային նյութերի և սարքերի արտադրության ամենակարևոր գործընթացներից մեկն է: Այսպես կոչված էպիտաքսիալ աճը որոշակի պայմաններում տեղի է ունենում միաբյուրեղային հիմքի վրա՝ միաբյուրեղային թաղանթի շերտի աճի գործընթացի վրա, միաբյուրեղային թաղանթի աճը կոչվում է էպիտաքսիալ շերտային էպիտաքսիալ տեխնոլոգիա, որը 1960-ականների սկզբին սիլիցիումային միաբյուրեղային բարակ թաղանթի հետազոտությունների հիմքում ընկած է գրեթե կես դարի զարգացումը, և մարդիկ կարողացել են իրականացնել տարբեր կիսահաղորդչային թաղանթներ էպիտաքսիալ աճի որոշակի պայմաններում: Էպիտաքսիալ տեխնոլոգիան լուծել է կիսահաղորդչային դիսկրետ բաղադրիչների և ինտեգրալ սխեմաների բազմաթիվ խնդիրներ՝ զգալիորեն բարելավելով սարքի աշխատանքը: Էպիտաքսիալ թաղանթը կարող է ավելի ճշգրիտ վերահսկել իր հաստությունը և խառնուրդային հատկությունները, այս առանձնահատկությունը հանգեցրել է կիսահաղորդչային ինտեգրալ սխեմաների արագ զարգացմանը՝ այն ավելի կատարյալ փուլ մտցնելով: Սիլիցիումային միաբյուրեղը կտրատման, հղկման, հղկման և այլ մշակման տեխնիկաների միջոցով հղկված թերթ ստանալու համար կարելի է դրա վրա պատրաստել դիսկրետ բաղադրիչներ և ինտեգրալ սխեմաներ: Սակայն շատ դեպքերում այս հղկված թերթիկը օգտագործվում է միայն որպես հիմքի մեխանիկական հենարան, որի դեպքում անհրաժեշտ է նախ աճեցնել միաբյուրեղային թաղանթի շերտ՝ համապատասխան տեսակի հաղորդունակությամբ և դիմադրողականությամբ, ապա ստանալ դիսկրետ բաղադրիչներ կամ ինտեգրալ սխեմաներ՝ միաբյուրեղային թաղանթում արտադրված։ Այս մեթոդը կիրառվում է, օրինակ, սիլիցիումային բարձր հաճախականության բարձր հզորության տրանզիստորների արտադրության մեջ՝ լուծելով խզման լարման և շարքային դիմադրության միջև առկա հակասությունը։ Տրանզիստորի կոլեկտորը պահանջում է բարձր խզման լարում, որը որոշվում է սիլիցիումային վաֆլիի pn միացման դիմադրողականությամբ։ Այս պահանջը բավարարելու համար անհրաժեշտ են բարձր դիմադրողականության նյութեր։ Էպիտաքսիալ շերտում մի քանի-ից տասնյակ միկրոն հաստությամբ թեթևակի լեգիրված բարձր դիմադրողականության n-տիպի շերտի վրա բարձր դիմադրողականության պահանջվող բարձր խզման լարման և ցածր հիմքի դիմադրողականության պահանջվող կոլեկտորային շարքային դիմադրության միջև առկա հակասությունը։

Գազային փուլի էպիտաքսիալ աճը կիսահաղորդչային ոլորտում ավելի հասուն էպիտաքսիալ աճի տեխնոլոգիայի ամենավաղ կիրառումն է, որը կարևոր դեր է խաղում կիսահաղորդչային գիտության զարգացման գործում՝ մեծապես նպաստելով կիսահաղորդչային նյութերի և սարքերի որակին և դրանց աշխատանքի բարելավմանը: Ներկայումս կիսահաղորդչային միաբյուրեղային էպիտաքսիալ թաղանթի պատրաստումը քիմիական գոլորշու նստեցման ամենակարևոր մեթոդն է: Այսպես կոչված քիմիական գոլորշու նստեցումը, այսինքն՝ քիմիական ռեակցիայի պինդ մակերեսի վրա գազային նյութերի օգտագործումն է, պինդ նստվածքների առաջացման գործընթացը: CVD տեխնոլոգիան կարող է աճեցնել բարձրորակ միաբյուրեղային թաղանթներ՝ ստանալու համար անհրաժեշտ խառնուրդի տեսակը և էպիտաքսիալ հաստությունը, որը հեշտ է իրականացնել զանգվածային արտադրությունում, ուստի լայնորեն կիրառվել է արդյունաբերության մեջ: Արդյունաբերության մեջ CVD-ով պատրաստված էպիտաքսիալ վաֆլին հաճախ ունի մեկ կամ մի քանի թաղված շերտեր, որոնք կարող են օգտագործվել սարքի կառուցվածքը և խառնուրդի բաշխումը դիֆուզիայի կամ իոնային իմպլանտացիայի միջոցով կառավարելու համար. CVD էպիտաքսիալ շերտի ֆիզիկական հատկությունները տարբերվում են հիմնական նյութի հատկություններից, և էպիտաքսիալ շերտի թթվածնի և ածխածնի պարունակությունը, որպես կանոն, շատ ցածր է, ինչը դրա առավելությունն է: Այնուամենայնիվ, CVD էպիտաքսիալ շերտը հեշտությամբ ձևավորվում է ինքնալպինգով, գործնական կիրառություններում անհրաժեշտ է որոշակի միջոցներ ձեռնարկել ինքնալպինգով էպիտաքսիալ շերտը նվազեցնելու համար, քանի որ CVD տեխնոլոգիան դեռևս որոշ ասպեկտներում գտնվում է էմպիրիկ գործընթացի վիճակում, ուստի անհրաժեշտ է ավելի խորը հետազոտություններ կատարել, որպեսզի CVD տեխնոլոգիան շարունակի զարգանալ։

CVD աճի մեխանիզմը շատ բարդ է, քիմիական ռեակցիայի մեջ սովորաբար ներառում է բազմազան բաղադրիչներ և նյութեր, կարող է առաջացնել մի շարք միջանկյալ արգասիքներ, և կան բազմաթիվ անկախ փոփոխականներ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, ճնշումը, գազի հոսքի արագությունը և այլն, էպիտաքսիալ գործընթացը ունի մի շարք հաջորդական առաջ-ետ, միմյանց զարգացնելու և կատարելագործելու համար: Էպիտաքսիալ գործընթացը ունի բազմաթիվ հաջորդական, փոխադարձաբար ընդլայնվող և կատարելագործվող քայլեր: CVD էպիտաքսիալ աճի գործընթացը և մեխանիզմը վերլուծելու համար, նախևառաջ, պարզաբանել ռեակտիվ նյութերի լուծելիությունը գազային փուլում, տարբեր գազերի հավասարակշռված մասնակի ճնշումը, պարզաբանել կինետիկ և թերմոդինամիկ գործընթացները, այնուհետև հասկանալ ռեակտիվ գազերի գազային փուլից մինչև հիմքի մակերես զանգվածի տեղափոխումը, գազի հոսքի սահմանային շերտի ձևավորումը և հիմքի մակերեսը, միջուկի աճը, ինչպես նաև մակերեսային ռեակցիան, դիֆուզիան և միգրացիան, և այդպիսով, ի վերջո, առաջացնել ցանկալի թաղանթ: CVD աճի գործընթացում ռեակտորի զարգացումը և առաջընթացը կարևոր դեր են խաղում, ինչը մեծապես որոշում է էպիտաքսիալ շերտի որակը: Էպիտաքսիալ շերտի մակերևույթի ձևաբանությունը, ցանցի արատները, խառնուրդների բաշխումը և վերահսկումը, էպիտաքսիալ շերտի հաստությունը և միատարրությունը անմիջականորեն ազդում են սարքի աշխատանքի և արտադրողականության վրա։

- Այս հոդվածը հրապարակվել էվակուումային ծածկույթների մեքենայի արտադրողԳուանդուն Չժենհուա