Sự lắng đọng hơi hóa học

Tăng trưởng epitaxial, thường được gọi là epitaxy, là một trong những quá trình quan trọng nhất trong chế tạo vật liệu và thiết bị bán dẫn. Cái gọi là tăng trưởng epitaxial là trong một số điều kiện nhất định trong chất nền tinh thể đơn trên quá trình tăng trưởng của một lớp màng sản phẩm đơn, sự phát triển của màng tinh thể đơn được gọi là công nghệ epitaxial lớp epitaxial là đầu những năm 1960 trong nghiên cứu màng mỏng tinh thể đơn silicon trên cơ sở sự xuất hiện của sự phát triển gần nửa thế kỷ nay, con người đã có thể nhận ra nhiều loại màng bán dẫn trong một số điều kiện tăng trưởng epitaxial. Công nghệ epitaxial đã giải quyết nhiều vấn đề trong các thành phần rời rạc bán dẫn và mạch tích hợp, cải thiện đáng kể hiệu suất của thiết bị. Màng epitaxial có thể kiểm soát chính xác hơn độ dày và tính chất pha tạp của nó, tính năng này đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng của mạch tích hợp bán dẫn, thành một giai đoạn hoàn hảo hơn. Tinh thể đơn silicon bằng cách cắt lát, mài, đánh bóng và các kỹ thuật xử lý khác, để có được tấm được đánh bóng, bạn có thể tạo ra các thành phần rời rạc và mạch tích hợp trên đó. Nhưng trong nhiều trường hợp, tấm đánh bóng này chỉ là một giá đỡ cơ học cho chất nền, trong đó trước tiên cần phải phát triển một lớp màng tinh thể đơn với loại độ dẫn điện và điện trở suất thích hợp, sau đó là các thành phần rời rạc hoặc mạch tích hợp được sản xuất trong một màng tinh thể đơn. Phương pháp này được sử dụng, ví dụ, trong sản xuất bóng bán dẫn công suất cao tần số cao silicon, giải quyết xung đột giữa điện áp đánh thủng và điện trở nối tiếp. Bộ thu của bóng bán dẫn yêu cầu điện áp đánh thủng cao, được xác định bởi điện trở suất của tiếp giáp pn của wafer silicon. Để đáp ứng yêu cầu này, cần có vật liệu có điện trở cao. Mọi người trong vật liệu điện trở thấp loại n pha tạp nhiều trên lớp epitaxial dày vài đến một chục micron pha tạp nhẹ loại n điện trở cao, sản xuất bóng bán dẫn trong lớp epitaxial, giải quyết điện áp đánh thủng cao theo yêu cầu của điện trở suất cao và điện trở nối tiếp bộ thu thấp theo yêu cầu của điện trở suất chất nền thấp của mâu thuẫn giữa.

Phát triển epitaxial pha khí là ứng dụng sớm nhất trong lĩnh vực bán dẫn của công nghệ phát triển epitaxial trưởng thành hơn, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của khoa học bán dẫn, đóng góp to lớn vào chất lượng của vật liệu và thiết bị bán dẫn và cải thiện hiệu suất của chúng. Hiện nay, việc chế tạo màng epitaxial đơn tinh thể bán dẫn là phương pháp lắng đọng hơi hóa học quan trọng nhất. Cái gọi là lắng đọng hơi hóa học, tức là sử dụng các chất khí trên bề mặt rắn của phản ứng hóa học, quá trình tạo ra các chất rắn lắng đọng. Công nghệ CVD có thể phát triển các màng đơn tinh thể chất lượng cao, để thu được loại pha tạp và độ dày epitaxial cần thiết, dễ dàng thực hiện sản xuất hàng loạt và do đó đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Trong công nghiệp, wafer epitaxial được chế tạo bằng CVD thường có một hoặc nhiều lớp chôn, có thể được sử dụng để kiểm soát cấu trúc thiết bị và phân phối pha tạp bằng cách khuếch tán hoặc cấy ion; các tính chất vật lý của lớp epitaxial CVD khác với các tính chất vật lý của vật liệu khối và hàm lượng oxy và cacbon của lớp epitaxial nói chung rất thấp, đây là ưu điểm của nó. Tuy nhiên, lớp epitaxial CVD dễ hình thành tự do, trong các ứng dụng thực tế cần phải có biện pháp nhất định để giảm lớp epitaxial tự do, công nghệ CVD vẫn đang ở một số khía cạnh của trạng thái quá trình thực nghiệm, cần phải nghiên cứu sâu hơn để tiếp tục phát triển công nghệ CVD.

Cơ chế tăng trưởng CVD rất phức tạp, trong phản ứng hóa học thường bao gồm nhiều thành phần và chất khác nhau, có thể tạo ra một số sản phẩm trung gian và có nhiều biến độc lập, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng khí, v.v., quá trình epitaxial có một số bước liên tiếp, lẫn nhau để phát triển và cải thiện. Quá trình epitaxial có nhiều bước liên tiếp, mở rộng và hoàn thiện lẫn nhau. Để phân tích quá trình và cơ chế tăng trưởng epitaxial CVD, trước hết, làm rõ độ hòa tan của các chất phản ứng trong pha khí, áp suất riêng phần cân bằng của các loại khí khác nhau, làm rõ các quá trình động học và nhiệt động lực học; sau đó hiểu các khí phản ứng từ pha khí đến bề mặt của quá trình vận chuyển khối lượng chất nền, sự hình thành lớp ranh giới của dòng khí và bề mặt chất nền, sự phát triển của hạt nhân, cũng như phản ứng bề mặt, khuếch tán và di chuyển, và do đó cuối cùng tạo ra lớp màng mong muốn. Trong quá trình tăng trưởng CVD, sự phát triển và tiến triển của lò phản ứng đóng vai trò quan trọng, phần lớn quyết định chất lượng của lớp epitaxial. Hình thái bề mặt của lớp epitaxial, khuyết tật mạng, sự phân bố và kiểm soát tạp chất, độ dày và tính đồng nhất của lớp epitaxial ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và năng suất của thiết bị.

– Bài viết này được phát hành bởinhà sản xuất máy phủ chân khôngQuảng Đông Chấn Hoa