La crescita epitassiale, spesso definita anche epitassia, è uno dei processi più importanti nella fabbricazione di materiali e dispositivi semiconduttori. La cosiddetta crescita epitassiale avviene in determinate condizioni su un substrato monocristallino, durante la crescita di uno strato di film monoprodotto. La crescita di un film monocristallino è chiamata strato epitassiale. La tecnologia epitassiale è nata nei primi anni '60 nella ricerca sui film sottili monocristallini di silicio. Grazie a questo sviluppo, da quasi mezzo secolo si è riusciti a realizzare una varietà di film semiconduttori in determinate condizioni di crescita epitassiale. La tecnologia epitassiale ha risolto molti problemi nei componenti discreti a semiconduttore e nei circuiti integrati, migliorando notevolmente le prestazioni del dispositivo. Il film epitassiale può controllare con maggiore precisione il suo spessore e le sue proprietà di drogaggio, caratteristica che ha portato al rapido sviluppo dei circuiti integrati a semiconduttore, raggiungendo uno stadio più avanzato. Utilizzando il silicio monocristallino, mediante taglio, molatura, lucidatura e altre tecniche di lavorazione, si ottiene una lastra lucida, su cui è possibile realizzare componenti discreti e circuiti integrati. Tuttavia, in molti casi, questa lastra lucidata funge solo da supporto meccanico per il substrato, su cui è necessario prima far crescere uno strato di film monocristallino con il tipo appropriato di conduttività e resistività, e poi produrre componenti discreti o circuiti integrati in un film monocristallino. Questo metodo viene utilizzato, ad esempio, nella produzione di transistor al silicio ad alta potenza e alta frequenza, risolvendo il conflitto tra tensione di rottura e resistenza in serie. Il collettore del transistor richiede un'elevata tensione di rottura, determinata dalla resistività della giunzione pn del wafer di silicio. Per soddisfare questo requisito, sono necessari materiali ad alta resistenza. Le persone nei materiali a bassa resistenza di tipo n fortemente drogati sullo strato epitassiale di tipo n leggermente drogato ad alta resistenza, spesso da diversi a decine di micron, producono transistor nello strato epitassiale, che risolve l'elevata tensione di rottura richiesta dall'elevata resistività e la bassa resistenza in serie del collettore richiesta dalla bassa resistività del substrato della contraddizione tra.
La crescita epitassiale in fase gassosa è la prima applicazione nel campo dei semiconduttori di una tecnologia di crescita epitassiale più matura, che svolge un ruolo importante nello sviluppo della scienza dei semiconduttori, contribuendo notevolmente alla qualità dei materiali e dei dispositivi semiconduttori e al miglioramento delle loro prestazioni. Attualmente, la preparazione di film epitassiali monocristallini semiconduttori è il metodo più importante di deposizione chimica da vapore. La cosiddetta deposizione chimica da vapore, ovvero l'uso di sostanze gassose sulla superficie solida della reazione chimica, è il processo di generazione di depositi solidi. La tecnologia CVD consente di coltivare film monocristallini di alta qualità, ottenendo il tipo di drogaggio e lo spessore epitassiale desiderati, facilitando la produzione in serie e pertanto è stata ampiamente utilizzata in ambito industriale. In ambito industriale, il wafer epitassiale preparato mediante CVD presenta spesso uno o più strati sepolti, che possono essere utilizzati per controllare la struttura del dispositivo e la distribuzione del drogaggio mediante diffusione o impiantazione ionica; Le proprietà fisiche dello strato epitassiale CVD sono diverse da quelle del materiale sfuso e il contenuto di ossigeno e carbonio dello strato epitassiale è generalmente molto basso, il che rappresenta un vantaggio. Tuttavia, lo strato epitassiale CVD è facile da autodrogare; nelle applicazioni pratiche è necessario adottare alcune misure per ridurre l'autodrogaggio dello strato epitassiale. La tecnologia CVD è ancora in alcuni aspetti dello stato empirico del processo e necessita di ricerche più approfondite per continuare a svilupparla.
Il meccanismo di crescita CVD è molto complesso. La reazione chimica solitamente include una varietà di componenti e sostanze, può produrre numerosi prodotti intermedi e presenta numerose variabili indipendenti, come temperatura, pressione, portata del gas, ecc. Il processo epitassiale si sviluppa e si perfeziona attraverso una serie di fasi successive, che si espandono e si perfezionano a vicenda. Il processo epitassiale comprende numerose fasi successive, che si espandono e si perfezionano reciprocamente. Per analizzare il processo e il meccanismo di crescita epitassiale CVD, è necessario innanzitutto chiarire la solubilità delle sostanze reattive in fase gassosa, la pressione parziale di equilibrio dei vari gas e chiarire i processi cinetici e termodinamici; quindi comprendere il trasporto di massa dei gas reattivi dalla fase gassosa alla superficie del substrato, la formazione dello strato limite del flusso di gas e la superficie del substrato, la crescita del nucleo, nonché la reazione superficiale, la diffusione e la migrazione, per generare infine il film desiderato. Nel processo di crescita CVD, lo sviluppo e il progresso del reattore svolgono un ruolo cruciale, che determina in larga misura la qualità dello strato epitassiale. La morfologia superficiale dello strato epitassiale, i difetti del reticolo, la distribuzione e il controllo delle impurità, lo spessore e l'uniformità dello strato epitassiale influiscono direttamente sulle prestazioni e sulla resa del dispositivo.
–Questo articolo è pubblicato daproduttore di macchine per rivestimento sotto vuotoGuangdongZhenhua
Data di pubblicazione: 04-05-2024