Epitaxiell tillväxt, ofta även kallad epitaxi, är en av de viktigaste processerna vid tillverkning av halvledarmaterial och -komponenter. Den så kallade epitaxiell tillväxten är under vissa förhållanden processen för tillväxt av ett lager av en enda produktfilm i enkristallsubstratet. Tillväxten av enkristallfilm kallas epitaxiellt lager. Epitaxiell teknik är den tidiga 1960-talets forskning om enkristalltunnfilm av kisel. Baserat på utvecklingen av nästan ett halvt sekel har människor kunnat realisera en mängd olika halvledarfilmer under vissa förhållanden för epitaxiell tillväxt. Epitaxiell teknik har löst många problem inom diskreta halvledarkomponenter och integrerade kretsar, vilket avsevärt förbättrar enhetens prestanda. Epitaxiell film kan mer exakt kontrollera dess tjocklek och dopningsegenskaper, vilket har lett till den snabba utvecklingen av integrerade halvledarkretsar till ett mer perfekt stadium. Genom att skära, slipa, polera och andra bearbetningstekniker kan man få en polerad plåt av enkristallkisel, som man kan tillverka diskreta komponenter och integrerade kretsar på. Men i många fall används denna polerade plåt endast som ett mekaniskt stöd för substratet, där det är nödvändigt att först odla ett lager av enkristallfilm med lämplig typ av konduktivitet och resistivitet, och sedan producera diskreta komponenter eller integrerade kretsar i enkristallfilm. Denna metod används till exempel vid produktion av kiselhögfrekventa högeffektstransistorer, för att lösa konflikten mellan genombrottsspänning och serieresistans. Transistorns kollektor kräver en hög genombrottsspänning, vilket bestäms av resistiviteten hos pn-övergången på kiselskivan. För att uppfylla detta krav krävs högresistansmaterial. Människor använder kraftigt dopade n-typ lågresistansmaterial på det epitaxiella, flera till ett dussin mikron tjocka, lätt dopade högresistans n-typskiktet. Transistorproduktion i det epitaxiella skiktet löser motsättningen mellan den höga genombrottsspänningen som krävs av den höga resistiviteten och den låga kollektorserieresistansen som krävs av det låga substratresistiviteten.
Gasfas-epitaxiell tillväxt är den tidigaste tillämpningen inom halvledarområdet av en mer mogen epitaxial tillväxtteknik, som spelar en viktig roll i utvecklingen av halvledarvetenskap och i hög grad bidrar till kvaliteten på halvledarmaterial och -komponenter och deras prestandaförbättring. För närvarande är framställning av halvledar-enkristall-epitaxiell film den viktigaste metoden för kemisk ångavsättning. Den så kallade kemiska ångavsättningen, det vill säga användningen av gasformiga ämnen på den fasta ytan under den kemiska reaktionen, processen för att generera fasta avsättningar. CVD-tekniken kan odla högkvalitativa enkristall-filmer för att erhålla den erforderliga dopningstypen och epitaxielltjockleken, vilket är lätt att genomföra massproduktion och har därför använts i stor utsträckning inom industrin. Inom industrin har den epitaxiella wafern som framställs med CVD ofta ett eller flera nedgrävda lager, som kan användas för att kontrollera komponentstrukturen och dopningsfördelningen genom diffusion eller jonimplantation; de fysikaliska egenskaperna hos CVD-epitaxiellt lager skiljer sig från bulkmaterialets, och syre- och kolhalten i det epitaxiella lagret är i allmänhet mycket låg, vilket är dess fördel. Emellertid är det lätt att bilda självdopande CVD-epitaxiellt lager. I praktiska tillämpningar måste vissa åtgärder vidtas för att minska självdopandet av det epitaxiella lagret. CVD-tekniken befinner sig fortfarande i vissa aspekter av det empiriska processtillståndet och behöver göra mer djupgående forskning för att fortsätta utvecklingen av CVD-tekniken.
CVD-tillväxtmekanismen är mycket komplex. I en kemisk reaktion ingår vanligtvis en mängd olika komponenter och ämnen, vilket kan producera ett antal mellanprodukter, och det finns många oberoende variabler, såsom temperatur, tryck, gasflödeshastighet, etc. Den epitaxiella processen har ett antal successiva steg fram och tillbaka, som successivt utvecklas och förbättras. Den epitaxiella processen har många successiva, ömsesidigt expanderande och fulländande steg. För att analysera processen och mekanismen för CVD-epitaxiell tillväxt måste man först klargöra lösligheten av reaktiva ämnen i gasfasen, jämviktspartialtrycket för olika gaser, och klargöra kinetiska och termodynamiska processer. Sedan måste man förstå hur de reaktiva gaserna transporteras från gasfasen till substratytan, bildandet av gränsskiktet för gasflödet och substratytan, kärnans tillväxt, samt ytreaktion, diffusion och migration, och därmed slutligen generera den önskade filmen. I CVD-tillväxtprocessen spelar reaktorns utveckling och framsteg en avgörande roll, vilket i hög grad avgör kvaliteten på det epitaxiella skiktet. Ytmorfologin hos det epitaxiella lagret, gitterdefekter, distribution och kontroll av föroreningar, tjocklek och enhetlighet hos det epitaxiella lagret påverkar direkt enhetens prestanda och utbyte.
–Denna artikel är publicerad avtillverkare av vakuumbeläggningsmaskinerGuangdong Zhenhua
Publiceringstid: 4 maj 2024