Epitaksinis auginimas, dažnai vadinamas epitaksija, yra vienas iš svarbiausių puslaidininkinių medžiagų ir įtaisų gamybos procesų. Vadinamasis epitaksinis auginimas tam tikromis sąlygomis vyksta monokristalio substrato sluoksnio, užauginančio monokristalinę plėvelę, augimo procese. Monokristalinės plėvelės auginimas vadinamas epitaksiniu sluoksniu. Epitaksinė technologija atsirado septintojo dešimtmečio pradžioje, kai silicio monokristalų plonųjų plėvelių tyrimai buvo pradėti beveik pusę amžiaus, ir dabar žmonės sugebėjo sukurti įvairias puslaidininkines plėveles tam tikromis epitaksinio augimo sąlygomis. Epitaksinė technologija išsprendė daugelį puslaidininkinių diskrečiųjų komponentų ir integrinių grandynų problemų, gerokai pagerindama įtaiso našumą. Epitaksinė plėvelė gali tiksliau kontroliuoti savo storį ir legiravimo savybes, todėl puslaidininkinės integrinės grandinės sparčiai vystėsi ir pasiekė tobulesnę stadiją. Silicio monokristalas pjaustomas, šlifuojamas, poliruojamas ir kitais apdorojimo būdais, kad būtų gautas poliruotas lakštas, iš kurio galima gaminti diskrečius komponentus ir integrines grandynus. Tačiau daugeliu atvejų šis poliruotas lakštas naudojamas tik kaip mechaninė substrato atrama, todėl pirmiausia reikia užauginti atitinkamo laidumo ir varžos monokristalinės plėvelės sluoksnį, o tada pagaminti monokristalinę plėvelę iš diskrečiųjų komponentų arba integrinių grandynų. Šis metodas naudojamas, pavyzdžiui, gaminant silicio aukšto dažnio didelės galios tranzistorius, sprendžiant konfliktą tarp pramušimo įtampos ir nuosekliosios varžos. Tranzistoriaus kolektoriui reikalinga didelė pramušimo įtampa, kurią lemia silicio plokštelės pn sandūros varža. Norint patenkinti šį reikalavimą, reikalingos didelės varžos medžiagos. Ant epitaksinio sluoksnio, kurio storis yra nuo kelių iki keliolikos mikronų, lengvai legiruoto didelės varžos n tipo sluoksnio, gaminamas tranzistorius epitaksiniame sluoksnyje, kuris išsprendžia prieštaravimą tarp didelės pramušimo įtampos, reikalingos didelei varžai, ir mažos kolektoriaus nuosekliosios varžos, reikalingos mažai substrato varžai.
Dujų fazės epitaksinis auginimas yra ankstyviausias brandesnės epitaksinio auginimo technologijos taikymas puslaidininkių srityje, kuris atlieka svarbų vaidmenį puslaidininkių mokslo plėtroje, labai prisidėdamas prie puslaidininkinių medžiagų ir įtaisų kokybės bei jų našumo gerinimo. Šiuo metu puslaidininkinių monokristalų epitaksinių plėvelių gamyba yra svarbiausias cheminio garų nusodinimo metodas. Vadinamasis cheminis garų nusodinimas, tai yra dujinių medžiagų naudojimas ant kieto paviršiaus cheminės reakcijos metu, kietų nuosėdų susidarymo procese. CVD technologija leidžia užauginti aukštos kokybės monokristalines plėveles, gauti reikiamą legiravimo tipą ir epitaksinį storį, lengvai realizuojant masinę gamybą, todėl ji plačiai naudojama pramonėje. Pramonėje CVD būdu paruoštos epitaksinės plokštelės dažnai turi vieną ar daugiau užkastų sluoksnių, kurie gali būti naudojami įtaiso struktūrai ir legiravimo pasiskirstymui valdyti difuzijos arba jonų implantacijos būdu; CVD epitaksinio sluoksnio fizikinės savybės skiriasi nuo birių medžiagų savybių, o deguonies ir anglies kiekis epitaksiniame sluoksnyje paprastai yra labai mažas, o tai yra jos privalumas. Tačiau CVD epitaksinį sluoksnį lengva suformuoti savarankiškai, todėl praktiniame pritaikyme reikia imtis tam tikrų priemonių, kad sumažėtų epitaksinio sluoksnio savaiminio dopingo kiekis, nes CVD technologija vis dar yra empirinio proceso būsenoje, todėl reikia atlikti išsamesnius tyrimus, kad būtų galima toliau plėtoti CVD technologiją.
ŠVD augimo mechanizmas yra labai sudėtingas. Cheminėje reakcijoje paprastai dalyvauja įvairūs komponentai ir medžiagos, gali susidaryti daug tarpinių produktų, o yra daug nepriklausomų kintamųjų, tokių kaip temperatūra, slėgis, dujų srautas ir kt. Epitaksinis procesas turi daug nuoseklių, vienas kitą vystančių ir tobulinančių etapų. Epitaksinis procesas turi daug nuoseklių, vienas kitą plečiančių ir tobulinančių etapų. Norint išanalizuoti ŠVD epitaksinio augimo procesą ir mechanizmą, pirmiausia reikia išsiaiškinti reaktyviųjų medžiagų tirpumą dujų fazėje, įvairių dujų pusiausvyros dalinį slėgį, išsiaiškinti kinetinius ir termodinaminius procesus; tada suprasti reaktyviųjų dujų pernašą iš dujų fazės į substrato paviršių, dujų srauto ir substrato paviršiaus ribinio sluoksnio susidarymą, branduolio augimą, taip pat paviršiaus reakciją, difuziją ir migraciją, ir taip galiausiai sukurti norimą plėvelę. ŠVD augimo procese reaktoriaus vystymasis ir pažanga vaidina lemiamą vaidmenį, o tai daugiausia lemia epitaksinio sluoksnio kokybę. Epitaksinio sluoksnio paviršiaus morfologija, gardelės defektai, priemaišų pasiskirstymas ir kontrolė, epitaksinio sluoksnio storis ir vienodumas tiesiogiai veikia įrenginio veikimą ir išeigą.
– Šį straipsnį išleidovakuuminio dengimo mašinų gamintojasGuangdong Zhenhua
Įrašo laikas: 2024 m. gegužės 4 d.