ქიმიური ორთქლის დეპონირება

ეპიტაქსიური ზრდა, რომელსაც ხშირად ეპიტაქსიასაც უწოდებენ, ნახევარგამტარული მასალებისა და მოწყობილობების დამზადების ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი პროცესია. ე.წ. ეპიტაქსიური ზრდა გარკვეულ პირობებში ხდება ერთკრისტალურ სუბსტრატში, ერთი პროდუქტის ფირის ფენის ზრდის პროცესში, ერთკრისტალური ფირის ზრდას ეპიტაქსიური ფენის ეპიტაქსიური ტექნოლოგია ეწოდება. 1960-იანი წლების დასაწყისში სილიციუმის ერთკრისტალური თხელი ფირის კვლევა დაიწყო, რომლის განვითარების თითქმის ნახევარი საუკუნეა, რაც ადამიანებს შეუძლიათ სხვადასხვა ნახევარგამტარული ფირების რეალიზება ეპიტაქსიური ზრდის გარკვეულ პირობებში. ეპიტაქსიურმა ტექნოლოგიამ გადაჭრა მრავალი პრობლემა ნახევარგამტარული დისკრეტული კომპონენტებისა და ინტეგრირებული სქემების სფეროში, მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა მოწყობილობის მუშაობა. ეპიტაქსიურ ფირს შეუძლია უფრო ზუსტად აკონტროლოს მისი სისქე და დოპირების თვისებები, რამაც განაპირობა ნახევარგამტარული ინტეგრირებული სქემების სწრაფი განვითარება უფრო სრულყოფილ ეტაპზე. სილიციუმის ერთკრისტალი დაჭრით, დაფქვით, გაპრიალებით და სხვა დამუშავების ტექნიკით, გაპრიალებული ფურცლის მისაღებად, შესაძლებელია მასზე დისკრეტული კომპონენტებისა და ინტეგრირებული სქემების დამზადება. თუმცა, ბევრ შემთხვევაში, ეს გაპრიალებული ფურცელი გამოიყენება მხოლოდ სუბსტრატის მექანიკურ საყრდენად, რისთვისაც ჯერ საჭიროა შესაბამისი ტიპის გამტარობისა და წინაღობის მქონე ერთკრისტალური ფირის ფენის გაზრდა, შემდეგ კი დისკრეტული კომპონენტების ან ინტეგრირებული სქემების წარმოება ერთკრისტალურ ფირში. ეს მეთოდი გამოიყენება, მაგალითად, სილიციუმის მაღალი სიხშირის მაღალი სიმძლავრის ტრანზისტორების წარმოებაში, რაც წყვეტს კონფლიქტს ავარიის ძაბვასა და სერიულ წინააღმდეგობას შორის. ტრანზისტორის კოლექტორს სჭირდება მაღალი ავარიის ძაბვა, რომელიც განისაზღვრება სილიციუმის ვაფლის pn შეერთების წინაღობით. ამ მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად საჭიროა მაღალი წინაღობის მასალები. ეპიტაქსიალურ ფენაში ძლიერ დოპირებული n-ტიპის დაბალი წინაღობის მასალების გამოყენებით, რომლებიც რამდენიმედან ათეულ მიკრონამდე სისქისაა, მსუბუქად დოპირებული მაღალი წინაღობის n-ტიპის ფენაზეა, ტრანზისტორის წარმოება ეპიტაქსიალურ ფენაში წყვეტს მაღალი წინაღობის გამო საჭირო მაღალი ავარიის ძაბვისა და დაბალი სუბსტრატის წინაღობის გამო საჭირო კოლექტორის დაბალი სერიული წინააღმდეგობის პრობლემას.

გაზის ფაზის ეპიტაქსიური ზრდა ნახევარგამტარების სფეროში უფრო განვითარებული ეპიტაქსიური ზრდის ტექნოლოგიის უძველესი გამოყენებაა, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნახევარგამტარების მეცნიერების განვითარებაში, რაც დიდად უწყობს ხელს ნახევარგამტარების მასალებისა და მოწყობილობების ხარისხს და მათი მუშაობის გაუმჯობესებას. ამჟამად, ნახევარგამტარული მონოკრისტალური ეპიტაქსიური ფირის მომზადება ქიმიური ორთქლის დეპონირების ყველაზე მნიშვნელოვანი მეთოდია. ე.წ. ქიმიური ორთქლის დეპონირება, ანუ აირადი ნივთიერებების გამოყენება ქიმიური რეაქციის მყარ ზედაპირზე, მყარი დეპოზიტების წარმოქმნის პროცესი. CVD ტექნოლოგიას შეუძლია მაღალი ხარისხის მონოკრისტალური ფირების გაზრდა, საჭირო დოპირების ტიპისა და ეპიტაქსიური სისქის მისაღებად, რაც ადვილად ხორციელდება მასობრივი წარმოებისთვის და, შესაბამისად, ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში. ინდუსტრიაში, CVD-ით მომზადებულ ეპიტაქსიურ ვაფლს ხშირად აქვს ერთი ან მეტი დამარხული ფენა, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია მოწყობილობის სტრუქტურისა და დოპირების განაწილების გასაკონტროლებლად დიფუზიის ან იონების იმპლანტაციის გზით; CVD ეპიტაქსიური ფენის ფიზიკური თვისებები განსხვავდება მოცულობითი მასალისგან და ეპიტაქსიური ფენის ჟანგბადის და ნახშირბადის შემცველობა ზოგადად ძალიან დაბალია, რაც მისი უპირატესობაა. თუმცა, გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების ეპიტაქსიური შრე ადვილად ყალიბდება თვითდოპირების გზით, პრაქტიკულ გამოყენებაში საჭიროა გარკვეული ზომების მიღება თვითდოპირების ეპიტაქსიური შრის შესამცირებლად, რადგან გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების ტექნოლოგია ჯერ კიდევ ემპირიული პროცესის ზოგიერთ ასპექტში იმყოფება და საჭიროა უფრო სიღრმისეული კვლევის ჩატარება, რათა გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების ტექნოლოგიის განვითარება გაგრძელდეს.

CVD-ის ზრდის მექანიზმი ძალიან რთულია, ქიმიურ რეაქციაში ჩვეულებრივ შედის სხვადასხვა კომპონენტი და ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია წარმოქმნას შუალედური პროდუქტების რაოდენობა და არსებობს მრავალი დამოუკიდებელი ცვლადი, როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა, გაზის ნაკადის სიჩქარე და ა.შ., ეპიტაქსიური პროცესი თანმიმდევრულად ვითარდება და უმჯობესდება. ეპიტაქსიურ პროცესს აქვს მრავალი თანმიმდევრული, ურთიერთგაფართოების და დახვეწის ეტაპი. CVD ეპიტაქსიური ზრდის პროცესისა და მექანიზმის გასაანალიზებლად, პირველ რიგში, უნდა განვმარტოთ რეაქტიული ნივთიერებების ხსნადობა აირისებრ ფაზაში, სხვადასხვა აირების წონასწორობის ნაწილობრივი წნევა, კინეტიკური და თერმოდინამიკური პროცესები; შემდეგ კი გავიგოთ რეაქტიული აირების აირისებრი ფაზიდან სუბსტრატის ზედაპირზე მასის ტრანსპორტირება, გაზის ნაკადის სასაზღვრო ფენის ფორმირება და სუბსტრატის ზედაპირი, ბირთვის ზრდა, ასევე ზედაპირული რეაქცია, დიფუზია და მიგრაცია და ამით საბოლოოდ წარმოიქმნას სასურველი ფენა. CVD-ის ზრდის პროცესში გადამწყვეტ როლს ასრულებს რეაქტორის განვითარება და პროგრესი, რაც დიდწილად განსაზღვრავს ეპიტაქსიური ფენის ხარისხს. ეპიტაქსიური ფენის ზედაპირის მორფოლოგია, ბადისებრი დეფექტები, მინარევების განაწილება და კონტროლი, ეპიტაქსიური ფენის სისქე და ერთგვაროვნება პირდაპირ გავლენას ახდენს მოწყობილობის მუშაობასა და მოსავლიანობაზე.

- ეს სტატია გამოქვეყნებულიავაკუუმური საფარის მანქანის მწარმოებელიგუანგდონგ ჟენხუა