Технологија за подготовка на епитаксии со силикон (Si).

Силикон (Si) епитакситехнологија за подготовка

Што е епитаксијален раст?

· Само единечни кристални материјали не можат да ги задоволат потребите на растечкото производство на разни уреди за полупроводници. На крајот на 1959 година, тенок слој наединечен кристалтехнологија за раст на материјалот - развиен е епитаксијален раст.

Епитаксијален раст е да се одгледува слој од материјал кој ги исполнува барањата на една кристална подлога која е внимателно обработена со сечење, мелење и полирање под одредени услови. Бидејќи израснатиот слој на еден производ е продолжување на решетката на подлогата, слојот од израснат материјал се нарекува епитаксијален слој.

Класификација според својствата на епитаксијалниот слој

·Хомогена епитакси: НаЕпитаксичен слоје ист како и материјалот на подлогата, кој ја одржува конзистентноста на материјалот и помага да се постигне висококвалитетна структура на производот и електричните својства.

·Хетерогена епитаксија: НаЕпитаксичен слоје различен од материјалот на подлогата. Со избирање на соодветна подлога, условите за раст можат да се оптимизираат и опсегот на примена на материјалот може да се прошири, но предизвиците предизвикани од неусогласеноста на решетките и разликите во термичката експанзија треба да се надминат.

Класификација според позицијата на уредот

Позитивна епитаксија: се однесува на формирање на епитаксијален слој на материјалот на подлогата за време на растот на кристалот, а уредот е направен на епитаксиалниот слој.

Обратна епитаксија: За разлика од позитивната епитаксија, уредот се произведува директно на подлогата, додека епитаксијалниот слој се формира на структурата на уредот.

Разлики во примената: Примената на двете во производството на полупроводници зависи од потребните својства на материјалот и барањата за дизајн на уредот, и секој е погоден за различни текови на процеси и технички барања.

Класификација со метод на епитаксичен раст

· Директната епитаксија е метод на користење на загревање, електронско бомбардирање или надворешно електрично поле за да се натераат атомите на растечкиот материјал да добијат доволно енергија и директно да мигрираат и да се таложат на површината на подлогата за да го комплетираат епитаксиалниот раст, како што се вакуумско таложење, распрскување, сублимација итн. Сепак, овој метод има строги барања за опремата. Отпорноста и дебелината на филмот имаат слаба повторливост, па затоа не се користи во производството на силициум епитаксијално.

· Индиректна епитакси е употреба на хемиски реакции за депонирање и растење на епитаксични слоеви на површината на подлогата, што е широко наречено таложење на хемиска пареа (CVD). Сепак, тенкиот филм што го одгледува CVD не е нужно ниту еден производ. Затоа, строго кажано, само ЦВБ што расте еден филм е епитаксичен раст. Овој метод има едноставна опрема, а различните параметри на епитаксијалниот слој полесно се контролираат и имаат добра повторливост. Во моментов, силиконскиот епитаксичен раст главно го користи овој метод.

Други категории

· Според методот на транспорт на атоми на епитаксијални материјали на подлогата, може да се подели на вакуумска епитакси, епитаксијата на гасната фаза, епитаксијата на течна фаза (LPE), итн.

·Според процесот на промена на фазата, епитаксијата може да се подели наЕпитаксијата на гасната фаза, Епитаксија на течна фаза, иЕпитаксија на цврста фаза.

Проблеми решени со епитаксијален процес

· Кога започна технологијата на силиконски епитаксијален раст, тоа беше време кога силиконските висока фреквенција и производството на транзистор со голема моќност се соочија со потешкотии. Од гледна точка на принципот на транзистор, за да се добие висока фреквенција и висока моќност, напонот на дефект на колекторот мора да биде висок, а отпорот на серијата мора да биде мал, односно падот на напонот на заситеност мора да биде мал. Првиот бара отпорноста на материјалот на колекторот да биде голема, додека вториот бара отпорноста на материјалот на колекторот да биде ниска, а двете се противречни. Ако отпорот на серија се намали со опаѓање на дебелината на материјалот на колекторот, силиконскиот нафора ќе биде премногу тенок и кревка за да се обработи. Ако отпорноста на материјалот е намалена, таа ќе биде во спротивност со првиот услов. Епитаксијалната технологија успешно ја реши оваа тешкотија.

Решение:

· Одгледајте епитаксијален слој со висока отпорност на подлога со екстремно ниска отпорност и изработете го уредот на епитаксиалниот слој. Епитаксијалниот слој со висока отпорност осигурува цевката да има висок пробивен напон, додека подлогата со низок отпор го намалува отпорот на подлогата и падот на заситениот напон, со што се решава противречноста помеѓу двете.

Покрај тоа, епитаксијалните технологии како што се епитаксијата на пареата фаза, епитаксијата на течна фаза, епитаксијата на молекуларниот зрак и металното органско соединение фаза на пареа, епитаксијата од 1-V, 1-V семејство и други сложени полупроводнички материјали, како што се ГАА, исто така, исто така се развиени во голема мера и станаа неопходни технологии на процеси за производство на повеќето микробранови иоптоелектронски уреди.

Особено, успешната примена на молекуларен зрак иМетална органска пареафазната епитаксија во ултра тенки слоеви, суперрешетки, квантни бунари, напрегнати суперрешетки и епитаксија на тенок слој на атомско ниво ги поставија темелите за развој на ново поле на истражување на полупроводници, „инженерство на бендови“.

Карактеристики на епитаксијален раст

(1) Епитаксијалните слоеви со висок (низок) отпор може да се одгледуваат епиаксијално на подлоги со низок (висок) отпор.

(2) N(P) епитаксијалните слоеви може да се одгледуваат на P(N) подлоги за директно да формираат PN споеви. Нема проблем со компензација кога се прават PN споеви на единечни подлоги со дифузија.

(3) Во комбинација со технологија за маски, селективен епитаксијален раст може да се изврши во одредени области, создавајќи услови за производство на интегрирани кола и уреди со посебни структури.

(4) Видот и концентрацијата на допингот може да се променат по потреба за време на епитаксијалниот раст. Промената на концентрацијата може да биде нагло или постепено.

(5) Може да се одгледуваат ултра тенки слоеви на хетерогени, повеќеслојни, повеќекомпонентни соединенија со променливи компоненти.

(6) Епитаксијалниот раст може да се изврши на температура под точката на топење на материјалот. Стапката на раст е контролирана и може да се постигне епитаксичен раст на дебелина на атомска размера.

Барања за епитаксичен раст

(1) Површината треба да биде рамна и светла, без површински дефекти, како што се светли дамки, јами, дамки од магла и линии за лизгање

(2) Добар кристален интегритет, мала дислокација и густина на дефект на редење. Засиликонска епитаксија, густината на дислокација треба да биде помала од 1000/cm2, густината на дефектот на редење треба да биде помала од 10/cm2, а површината треба да остане светла откако ќе биде кородирана од растворот за гравирање на хромна киселина.

(3) Концентрацијата на нечистотија во позадината на епитаксијалниот слој треба да биде мала и треба да се бара помала компензација. Чистотата на суровината треба да биде висока, системот треба да биде добро затворен, околината треба да биде чиста, а работата треба да биде строга за да се избегне вградување на туѓи нечистотии во епитаксијалниот слој.

(4) За хетерогена епитаксија, составот на епитаксијалниот слој и подлогата треба да се промени ненадејно (освен барањата за промена на бавниот состав) и меѓусебната дифузија на составот помеѓу епитаксичниот слој и подлогата треба да се минимизира.

(5) Концентрацијата на допинг треба да биде строго контролирана и рамномерно дистрибуирана, така што епитаксијалниот слој има униформа отпорност што ги исполнува барањата. Потребно е дека отпорноста наепитаксијални наполитанкиодгледувани во различни печки во иста печка треба да бидат конзистентни.

(6) Дебелината на епитаксијалниот слој треба да ги задоволува барањата, со добра униформност и повторливост.

(7) По епитаксијалниот раст на подлогата со закопан слој, искривувањето на закопаниот слој е многу мало.

(8) Дијаметарот на епитаксијалниот нафора треба да биде што е можно поголем за да се олесни масовното производство на уреди и да се намалат трошоците.

(9) Термичката стабилност насложени полупроводнички епитаксични слоевии епитаксијата на хетероинккција е добра.