ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.03.2026
Просмотров: 53
Скачиваний: 0
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Тема 2. Эпитаксия
Конспект лекций Смирнов В.И., кафедра ПиТЭС, УлГТУ
Смирнов В. И. Физико-химические основы технологии электронных средств. Учебное пособие. Ульяновск: Изд-во УлГТУ. 2005. – 111 с.
|
Эпитаксиальные процессы в технологии |
|
2.1 |
||
полупроводниковых ИС |
||
|
||
|
Эпитаксия – это процесс ориентированного выращивания монокристаллического слоя на поверхности монокристаллической подложки, когда структура слоя закономерно повторяет структуру подложки.
В технологии ИС используют два вида эпитаксиальных процессов: гомоэпитаксия (автоэпитаксия) и гетероэпитаксия.
Задачи, решаемые эпитаксией:
-формирования скрытого слоя в полупроводниковых ИС;
-получение высокоомных слоев на низкоомной подложке или получение резких р-п-переходов
-изготовление структур КНД («кремний на диэлектрике»), в частности «кремний на сапфире»
-создание гетеропереходов для оптоэлектроники и
СВЧ-электроники
Различают парофазную, жидкофазную, твердофазную и газофазную эпитаксию, а также молекулярно-лучевую эпитаксию.
2.2 Парофазная, жидкофазная и твердофазная эпитаксия
При парофазной эпитаксии атомы переносятся непосредственно от источника к монокристаллической подложке без промежуточного взаимодействия путем испарения, сублимации, распыления.
Процесс включает в себя стадии осаждения атомов на поверхность подложки, миграцию, реиспарение, образование микрозародышей, разрастание зародышей (если размеры зародышей превышают критический размер, образование сплошного эпитаксиального слоя.
Зависимость свободной энергии от радиуса зародыша при различных температурах
2.3Парофазная, жидкофазная и твердофазная эпитаксия
Метод жидкофазной эпитаксии заключается в выращивании монокристаллического слоя полупроводника из расплава или растворарасплава, насыщенного полупроводниковым материалом. Полупроводник эпитаксиально кристаллизуется на поверхности подложки, погруженной в расплав, при его охлаждении.
В основе твердофазной эпитаксии лежат процессы перекристаллизации аморфного или поликристаллического слоя, нанесенного предварительно на монокристаллическую подложку.
Газофазная эпитаксия кремния
Схема установки для газофазной эпитаксии кремния
2.4 |
Газофазная эпитаксия кремния |
|
Хлоридный метод: SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl |
Т ~ 1000 1250 С. |
|
Скорость роста обычно составляет от 0,5 до 1,5 мкм/мин. |
||
Реакция обратима, т.е. возможно травление Si парами HCl. |
||
Силановый метод: |
SiH4 Si + 2H2 |
Т ~ 900 1100 С |
Силан пирофорен, то есть на воздухе самовоспламеняется. Его приходится разбавлять водородом или аргоном до концентрации менее 5%, что уменьшает скорость роста эпитаксиального слоя.
На качество выращенного слоя влияют следы окислителя в атомосфере реактора.
Легирование эпитаксиального слоя осуществляют путем добавления в газноситель галоидных соединений легирующих примесей, например, PCl3, BCl3 или BBr3.
Кроме галоидных соединений примесей могут быть использованы гидридные соединения бора, фосфора или мышьяка, например, диборан В2Н6, фосфин PH3, арсин AsH3).