Epitaksial vekst, ofte også referert til som epitaksi, er en av de viktigste prosessene i fremstillingen av halvledermaterialer og -enheter. Den såkalte epitaksiale veksten er under visse forhold i enkeltkrystallsubstratet på veksten av et lag med enkeltproduktfilm. Veksten av enkeltkrystallfilm kalles epitaksiallag. Epitaksialteknologi er tidlig på 1960-tallet i silisium-enkeltkrystall-tynnfilmforskning på grunnlag av fremveksten av utviklingen i nesten et halvt århundre. Folk har vært i stand til å realisere en rekke halvlederfilmer under visse forhold for epitaksial vekst. Epitaksialteknologi har løst mange problemer i halvlederdiskrete komponenter og integrerte kretser, og forbedret enhetens ytelse betraktelig. Epitaksialfilm kan kontrollere tykkelsen og dopingegenskapene mer nøyaktig, denne funksjonen har ført til den raske utviklingen av integrerte halvlederkretser, til et mer perfekt stadium. Silisium-enkeltkrystall ved å skjære, slipe, polere og andre prosesseringsteknikker, for å få polerte ark, kan du lage diskrete komponenter og integrerte kretser på den. Men i mange tilfeller brukes denne polerte platen kun som en mekanisk støtte for substratet, der det er nødvendig å først dyrke et lag med enkrystallfilm med passende type konduktivitet og resistivitet, og deretter produsere diskrete komponenter eller integrerte kretser i enkrystallfilm. Denne metoden brukes for eksempel i produksjonen av silisium høyfrekvente høyeffektstransistorer, for å løse konflikten mellom gjennomslagsspenning og seriemotstand. Transistorens kollektor krever en høy gjennomslagsspenning, som bestemmes av resistiviteten til pn-overgangen til silisiumskiven. For å oppfylle dette kravet kreves det materialer med høy motstand. Folk bruker de sterkt dopede n-type lavmotstandsmaterialene på det epitaksiale, litt dopede høymotstands n-type laget som er flere til et dusin mikron tykke. Transistorproduksjonen i det epitaksiale laget løser motsetningen mellom den høye gjennomslagsspenningen som kreves av den høye resistiviteten og den lave kollektorseriemotstanden som kreves av den lave substratresistiviteten.
Gassfase-epitaksialvekst er den tidligste anvendelsen innen halvlederfeltet av en mer moden epitaksialvekstteknologi, som spiller en viktig rolle i utviklingen av halvledervitenskap, og bidrar sterkt til kvaliteten på halvledermaterialer og -enheter og forbedringen av deres ytelse. For tiden er fremstilling av halvleder-enkeltkrystall-epitaksialfilm den viktigste metoden for kjemisk dampavsetning. Den såkalte kjemiske dampavsetningen, det vil si bruk av gassformige stoffer på den faste overflaten av den kjemiske reaksjonen, prosessen med å generere faste avsetninger. CVD-teknologi kan dyrke enkeltkrystallfilmer av høy kvalitet, for å oppnå den nødvendige dopingtypen og epitaksialtykkelsen, noe som er lett å realisere masseproduksjon, og har derfor blitt mye brukt i industrien. I industrien har den epitaksiale waferen fremstilt av CVD ofte ett eller flere nedgravde lag, som kan brukes til å kontrollere enhetens struktur og dopingfordeling ved diffusjon eller ionimplantasjon; de fysiske egenskapene til CVD-epitaksiallaget er forskjellige fra bulkmaterialet, og oksygen- og karboninnholdet i det epitaksiale laget er generelt svært lavt, noe som er dens fordel. Imidlertid er det lett å danne selvdoping i det epitaksiale laget i CVD. I praktiske anvendelser er det nødvendig med visse tiltak for å redusere selvdopingen i det epitaksiale laget. CVD-teknologien er fortsatt i noen aspekter av den empiriske prosesstilstanden, og det er behov for mer grundig forskning for å fortsette utviklingen av CVD-teknologien.
CVD-vekstmekanismen er svært kompleks. I den kjemiske reaksjonen inngår vanligvis en rekke komponenter og stoffer, og det kan produseres en rekke mellomprodukter. Det er mange uavhengige variabler, som temperatur, trykk, gassstrømningshastighet, etc., og epitaksialprosessen har en rekke frem-og-tilbake-prosesser som suksessivt utvikler og forbedrer hverandre. Epitaksialprosessen har mange påfølgende, gjensidig utvidende og perfeksjonerende trinn. For å analysere prosessen og mekanismen for CVD-epitaksialvekst, må man først avklare løseligheten av reaktive stoffer i gassfasen, likevektspartialtrykket til forskjellige gasser, klargjøre kinetiske og termodynamiske prosesser. Deretter må man forstå massetransporten av reaktive gasser fra gassfasen til substratoverflaten, dannelsen av grenselaget til gassstrømmen og substratoverflaten, kjerneveksten, samt overflatereaksjonen, diffusjonen og migrasjonen, og dermed til slutt generere den ønskede filmen. I CVD-vekstprosessen spiller utviklingen og fremdriften av reaktoren en avgjørende rolle, noe som i stor grad bestemmer kvaliteten på det epitaksiale laget. Overflatemorfologien til det epitaksiale laget, gitterdefekter, fordeling og kontroll av urenheter, tykkelse og ensartethet av det epitaksiale laget påvirker direkte enhetens ytelse og utbytte.
– Denne artikkelen er publisert avprodusent av vakuumbeleggsmaskinerGuangdong Zhenhua
Publisert: 04. mai 2024