Газофазная эпитаксия

Эпитаксия относится к осаждению кристаллического слоя на кристаллическую подложку. Газофазную эпитаксию изначально разрабатывали для выращивания таких соединений, как кремний, арсенид галлия. Термин эпитаксия исходит от греческих корней, что означает «выше», и такси, что означает «упорядоченность». Газофазное эпитаксиальное наращивание служит для большинства технологических применений желательно, чтобы осажденный материал образовал кристаллический слой, который имеет одну четко определенную ориентацию относительно кристаллической структуры подложки (однодоменной эпитаксии).

Эпитаксиальные пленки можно выращивать из газообразной или жидкой фазы. Поскольку подложка действует как кристалл, осажденная пленка может запираться в одну или несколько кристаллографических ориентаций относительно кристалла подложки. Если наложение либо образует случайную ориентацию относительно подложки, либо не образует упорядоченный слой, он называется не эпитаксиальным ростом. Если эпитаксиальная пленка осаждается на субстрат того же состава, этот процесс называется гомоэпитаксией.

Важно отметить, что сам арсенид галлия является материалом, с которым в настоящее время развиваются физико-химические и кристаллофизические основы газофазной эпитаксии. Следует надеяться, что основные принципы или рост кристаллов в газофазных системах, обнаруженных в арсениде галлия, окажутся достаточно общими для применения в других аналогичных системах.

Особенности газовой эпитаксии

Комплексные многоступенчатые процессы, протекающие на поверхности кристалла при газофазной кристаллизации, требуют разработки более общей теории роста кристаллов, которая рассматривает гетерогенные реакции и участие в поверхностных процессах некристаллизации атомов и молекул. С другой стороны, для построения такой теории и ее сравнения с экспериментальной информацией потребуется не только использование состава газовой фазы и кинетика роста, но и структура адсорбционного слоя и поверхности кристаллизации, получение которых в газофазных системах затруднено по сравнению, например, с системами молекулярно-лучевой эпитаксии. Возможно, что эти трудности будут преодолены со временем.

Определенная часть информации о составе и структуре поверхности, контактирующей со сложной газовой фазой, может быть, по-видимому, получена в условиях, близких к равновесию. Эта часть проблемы исследования газофазной эпитаксии полностью сливается с проблемами характеристики физико-химического состояния поверхностей полупроводников в целом.

Газофазная эпитаксия

Легирование и автолегирование газофазной эпитаксии

Изучение процесса легирования в первую очередь включает рассмотрение основных показателей эпитаксии. Под этой особенностью исследуется химический процесс. Под воздействием водорода, гидриды становятся гораздо устойчивыми. Это обусловлено термодинамическим расчетом. При росте и легировании молекул существует достаточно тесная связь. Легирование бора и мышьяка приводит к образованию их хлоридов.

Под легированием эпитаксиального слоя подразумевается процесс, при котором происходит их выращивание. При обеспечении данного действия добавляется легирующая примесь. В случае эпитаксии из газовой фазы легирующий реагент также должен быть газообразным. Получить атомы легирующей примеси на верхней части эпитаксиальнго слоя можно использовав реакцию восстановления галогенидов и пиролиза гидридов легирующих элементов. Под легированием эпитаксиального слоя при выращивании из газовой фазы определяется два основных метода: газовый и жидкостный.

Легирование и автолегирования газофазной эпитаксии

Хлоридный метод эпитаксии

Хлоридный метод основан на восстановлении тетрахлорида кремния, дихлорсилана, трихлорсилана. Выращивание эпитаксиальной пленки кремния осуществляется на диэлектрической и кремниевой подложке. Подобный процесс химической реакции является одним из главных. Поэтому его широко применяют в микроэлектронной технологии. Химический процесс служит для ускорения роста эпитаксиального слоя. Этот показатель достигается благодаря физическим параметрам.

Другой процесс связан с газовой фазой. В этом варианте на подложке происходит образование атомов кремния. Они поступают в виде атомного пучка. При избытке водорода образуется кремний. А если в системе происходит подача соляной кислоты НCI тогда возможно осуществление газового травления кремниевой подложки. Температурный диапазон при хлоридном процессе варьируется от 1050—1300° С при скорости роста 1 мкм/мин. Если концентрация тетрахлорида кремния значительно уменьшается, тогда понижается температура подложки. В результате этого происходит рост аморфной и поликристаллической пленки.

Добавить комментарий