Wzrost epitaksjalny, często nazywany epitaksją, jest jednym z najważniejszych procesów w wytwarzaniu materiałów i urządzeń półprzewodnikowych. Tak zwany wzrost epitaksjalny zachodzi w określonych warunkach na podłożu monokrystalicznym, w procesie wzrostu warstwy pojedynczego produktu. Wzrost warstwy monokrystalicznej nazywany jest procesem epitaksjalnym. Technologia epitaksjalna rozpoczęła się na początku lat 60. XX wieku w badaniach nad cienkimi warstwami monokrystalicznymi z krzemu. Rozwój technologii epitaksjalnej, oparty na prawie półwieczu, pozwolił ludziom na uzyskanie różnorodnych warstw półprzewodnikowych w określonych warunkach wzrostu epitaksjalnego. Technologia epitaksjalna rozwiązała wiele problemów w dyskretnych elementach półprzewodnikowych i układach scalonych, znacznie poprawiając wydajność urządzeń. Warstwa epitaksjalna pozwala na dokładniejszą kontrolę jej grubości i właściwości domieszkowania, co doprowadziło do szybkiego rozwoju zintegrowanych układów półprzewodnikowych, doprowadzając je do bardziej zaawansowanego etapu rozwoju. Monokryształ krzemu, poprzez cięcie, szlifowanie, polerowanie i inne techniki przetwarzania, uzyskuje się w postaci wypolerowanej warstwy, na której można wytwarzać elementy dyskretne i układy scalone. Jednak w wielu przypadkach ta wypolerowana warstwa służy jedynie jako mechaniczne podłoże dla podłoża, na którym konieczne jest najpierw wytworzenie warstwy monokryształu o odpowiednim przewodnictwie i rezystywności, a następnie wytwarzanie elementów dyskretnych lub układów scalonych w warstwie monokryształu. Ta metoda jest stosowana na przykład w produkcji krzemowych tranzystorów dużej mocy o wysokiej częstotliwości, rozwiązując konflikt między napięciem przebicia a rezystancją szeregową. Kolektor tranzystora wymaga wysokiego napięcia przebicia, które jest określone przez rezystywność złącza pn płytki krzemowej. Aby spełnić to wymaganie, wymagane są materiały o wysokiej rezystancji. Ludzie w silnie domieszkowanych materiałach o niskiej rezystancji typu n na warstwie epitaksjalnej o grubości od kilku do kilkunastu mikronów lekko domieszkowanej warstwie o wysokiej rezystancji typu n, produkcja tranzystorów w warstwie epitaksjalnej, co rozwiązuje wysokie napięcie przebicia wymagane przez wysoką rezystywność i niską rezystancję szeregową kolektora wymaganą przez niską rezystywność podłoża sprzeczności pomiędzy.
Epitaksjalny wzrost w fazie gazowej jest najwcześniejszym zastosowaniem w dziedzinie półprzewodników bardziej dojrzałej technologii epitaksjalnego wzrostu, która odgrywa ważną rolę w rozwoju nauki o półprzewodnikach, znacznie przyczyniając się do jakości materiałów i urządzeń półprzewodnikowych oraz poprawy ich wydajności. Obecnie przygotowanie epitaksjalnej warstwy monokrystalicznego półprzewodnika jest najważniejszą metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej. Tak zwane chemiczne osadzanie z fazy gazowej, czyli użycie substancji gazowych na powierzchni ciała stałego w reakcji chemicznej, proces generowania stałych osadów. Technologia CVD umożliwia wytwarzanie wysokiej jakości warstw monokrystalicznych, aby uzyskać wymagany rodzaj domieszkowania i grubość epitaksjalną, łatwą do realizacji w masowej produkcji i dlatego znalazła szerokie zastosowanie w przemyśle. W przemyśle płytka epitaksjalna przygotowana metodą CVD często ma jedną lub więcej ukrytych warstw, które mogą być wykorzystane do kontrolowania struktury urządzenia i rozkładu domieszkowania poprzez dyfuzję lub implantację jonów; Właściwości fizyczne warstwy epitaksjalnej CVD różnią się od właściwości materiału sypkiego, a zawartość tlenu i węgla w warstwie epitaksjalnej jest zazwyczaj bardzo niska, co stanowi jej zaletę. Warstwę epitaksjalną CVD łatwo formować metodą samodomieszkowania, jednak w zastosowaniach praktycznych konieczne jest podjęcie pewnych działań w celu zmniejszenia warstwy epitaksjalnej metodą samodomieszkowania. Technologia CVD jest wciąż w fazie empirycznej, co wymaga przeprowadzenia bardziej dogłębnych badań, aby zapewnić jej dalszy rozwój.
Mechanizm wzrostu CVD jest bardzo złożony. Reakcja chemiczna zazwyczaj obejmuje różnorodne składniki i substancje, może wytwarzać wiele produktów pośrednich i istnieje wiele niezależnych zmiennych, takich jak temperatura, ciśnienie, natężenie przepływu gazu itp. Proces epitaksjalny składa się z szeregu następujących po sobie etapów, które wzajemnie się rozwijają i udoskonalają. Proces epitaksjalny składa się z wielu kolejnych, wzajemnie rozszerzających się i doskonalących etapów. Aby przeanalizować proces i mechanizm wzrostu epitaksjalnego CVD, należy przede wszystkim wyjaśnić rozpuszczalność substancji reaktywnych w fazie gazowej, równowagowe ciśnienie parcjalne różnych gazów, wyjaśnić procesy kinetyczne i termodynamiczne; następnie zrozumieć transport masy gazów reaktywnych z fazy gazowej na powierzchnię podłoża, tworzenie się warstwy granicznej między przepływem gazu a powierzchnią podłoża, wzrost zarodka, a także reakcję powierzchniową, dyfuzję i migrację, a tym samym ostatecznie wytworzenie pożądanej warstwy. W procesie wzrostu CVD rozwój i postęp reaktora odgrywają kluczową rolę, co w dużej mierze decyduje o jakości warstwy epitaksjalnej. Morfologia powierzchni warstwy epitaksjalnej, defekty sieci, rozmieszczenie i kontrola zanieczyszczeń, grubość i jednorodność warstwy epitaksjalnej mają bezpośredni wpływ na wydajność i działanie urządzenia.
– Artykuł ten został opublikowany przezproducent maszyn do powlekania próżniowegoGuangdong Zhenhua
Czas publikacji: 04-05-2024