Технологија за подготовка на епитаксии со силикон (Si).

Силиконска (Si) епитаксијатехнологија за подготовка

Што е епитаксијален раст?

·Еднокристалните материјали сами по себе не можат да ги задоволат потребите на растечкото производство на различни полупроводнички уреди. На крајот на 1959 година, тенок слој одеден 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 епитаксија: Наепитаксијален слоје ист како материјалот на подлогата, кој ја одржува конзистентноста на материјалот и помага да се постигне висококвалитетна структура на производот и електрични својства.

·Хетерогена епитаксија: Наепитаксијален слојсе разликува од материјалот на подлогата. Со избирање на соодветна подлога, условите за раст може да се оптимизираат и опсегот на примена на материјалот може да се прошири, но треба да се надминат предизвиците што ги носи неусогласеноста на решетките и разликите во термичката експанзија.

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 епитаксиалниот 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 по метод на епитаксијален 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 епитаксија е употреба на хемиски реакции за таложење и растење на епитаксијални слоеви на површината на подлогата, што е широко наречено хемиско таложење на пареа (CVD). Сепак, тенкиот филм кој се одгледува со CVD не е нужно единствен производ. Затоа, строго кажано, само CVD што расте еден филм е епитаксијален раст. Овој метод има едноставна опрема, а различните параметри на епитаксијалниот слој се полесни за контрола и имаат добра повторливост. Во моментов, силиконскиот епитаксијален раст главно го користи овој метод.

Други категории

·Според начинот на транспортирање на атомите на епитаксијалните материјали до подлогата, може да се подели на вакуумска епитаксија, гасна фаза епитаксија, течна фаза епитакси (LPE) итн.

·Според процесот на промена на фазата, епитаксијата може да се подели нагасна фаза епитаксија, течна фаза епитаксија, ицврста фаза епитаксија.

Проблеми решени со епитаксијален процес

·Кога започна технологијата за епитаксијален раст на силициум, тоа беше време кога производството на транзистори со висока фреквенција и моќност на силициум наиде на тешкотии. Од гледна точка на принципот на транзистор, за да се добие висока фреквенција и висока моќност, дефектниот напон на колекторот мора да биде висок, а серискиот отпор мора да биде мал, односно падот на напонот на заситеноста мора да биде мал. Првата бара отпорноста на материјалот од колекторската област да биде висока, додека втората бара отпорноста на материјалот на колекторската област да биде мала, а двете се контрадикторни. Ако серискиот отпор се намали со разредување на дебелината на материјалот на колекторската област, силиконската обланда ќе биде премногу тенка и кревка за да се обработи. Ако отпорноста на материјалот се намали, тоа ќе биде во спротивност со првото барање. Епитаксијалната технологија успешно ја реши оваа тешкотија.

Решение:

· Одгледајте епитаксијален слој со висока отпорност на подлога со екстремно ниска отпорност и изгответе го уредот на епитаксијалниот 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.

Дополнително, во голема мера се развиени епитаксијалните технологии како што се епитаксија во фаза на пареа, епитаксија во течна фаза, епитаксија на молекуларна сноп и епитаксија на метални органски соединенија на пареа фаза од 1-V семејството, 1-V семејството и други сложени полупроводнички материјали како што се GaAs. и станаа незаменливи процесни технологии за производство на повеќето микробранови иоптоелектронски уреди.

Конкретно, успешната примена на молекуларниот 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 епитаксијално 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 технологијата на 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 менуваат 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 може да се контролира и може да се постигне епитаксијален раст на дебелина во атомска скала.

Барања за епитаксијален раст

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

(2) Добар интегритет на кристалите, мала дислокација и густина на грешка на редење. Засиликонска епитаксија, густината на дислокација треба да биде помала од 1000/cm2, густината на дефектот на натрупување 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 ненадејно да се менуваат (освен барањето за бавна промена на составот) и меѓусебната дифузија на составот помеѓу епитаксијалниот слој и подлогата треба да се минимизира.

(5) Концентрацијата на допинг треба да биде строго контролирана и рамномерно распоредена така што епитаксијалниот слој има рамномерна отпорност што ги задоволува барањата. Потребно е 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 епитаксијален раст на подлога со закопан слој, искривувањето на шемата на закопаниот слој е многу мало.

(8) Дијаметарот на епитаксијалната обланда 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 епитаксијални слоевиа хетероспојната епитаксија е добра.