Эпитаксия как способ напыления

0
51

Подобная процедура является закономерно увеличивающейся массой вещества в кристаллообразной форме, которая растет друг в друге. Если точнее, то осуществляется прямолинейное приумножение возделываемого кристалла в ходе генерации слоя подложки. У вышеописанного действия существует научное название, которое именуется эпитаксией, осуществляющей увеличение запасов кристалловидных веществ, в процессе которого происходит наложение нескольких слоев друг на друга с полностью идентичной структурой от заданного слоя. Некоторые производства применяют определенные подвиды эпитаксиального действия, одним из которых является гетеро-обработка, что выражено в разной молекулярной структуре наносимых слоев между собой. Если структура все же получается одинаковой, то ее называют гамма-воздействием эпитаксиального слоя.

В целях того, чтобы выполнить эпитаксию без лишних проблем, устройство возделываемых решеток не должно различаться меж собою больше, чем на 14%. В обстоятельствах более высокого расхождения между сопряженными решетками, обрабатыванию подвергаются плоскости с наиболее высокой частотой текстуры и устремленностью. Нужно заметить, что при подобных обстоятельствах одна сетка никогда не содержит развитие во вторую. Немалая часть фрагментов на концах аналогичных перерванных плоскостей образовывают дислокацию несоответствия.

Условия выполнения эпитаксии обусловлены совокупной инициативностью границ, что должны заключаться из подложки кристаллика, кристаллика среды, а кроме того, подложки сферы. Их связь и степень инициативности несомненно должна обладать минимальной степенью. В период воздействия полупроводниковой техники и накопительных методик в свойстве базисного инструмента, используется именно эпитаксиальная процедура.

Молекулярные процессы при проведении эпитаксии

Молекулярная эпитаксия

Такого рода процедура представляется эпитаксиальным ростом, проистекающим в вакуумной сфере. С поддержкой молекулярной эпитаксии допускается с преуспеванием растить гетеро-структуры нужной толщины, располагая гладенькие одноатомные грани с заведомо установленным профилем с целью легирования. Установки, что применяют этот вид влияния предрасположены к потенциалу исследования данных формируемых пленок. Молекулярную эпитаксию нельзя реализовать в случае, если адгерент слабо очищен и не обладает атомарно-гладкой плоскостью.

Если более основательно проанализировать закон поведения этого процесса, то станет известным, что он происходит с поддержкой оседания испаримого внутримолекулярного ключа компонента на поверхность кристаллоподобной подложки. В принципе, сама научно-техническая процедура не особо хитроумна, однако его выполнение на практике требует присутствия довольно трудных индустриальных концепций, к которым предъявляются последующие условия:

  • Уровень вакуума должен являться высоким, а его наличие должно быть бесперебойным;
  • Те компоненты, что подвергаются испарению обязаны являться очищены как минимум на 98%;
  • Для того, чтобы совершить градирование тугоплавкого элемента, должен иметься многомолекулярный ключ, а кроме того техника должна обладать особенным контроллером густоты, подаваемого потока.

Схема устройства для молекулярной эпитаксии

Молекулярно-лучевой тип эпитаксии

Из числа многообразия нанотехнологических способов добычи гетеро-структуры полупроводникового вида молекулярно-лучевая эпитаксия представляется более оптимальной. В случае если проанализировать аппарат для данного дела, то он заключается из микротигля, являющегося самой ключевой составляющей частью. Кроме того, в механизм входят нагреватели, температура каковых обусловливается степенью напора потока от испаряемого компонента, без чего в принципе не удастся сформировать необходимые молекулярные пучки. Покрывание распыляемого вещества на подложку должно осуществляться при обстоятельстве полного вакуума, без даже наименьших перемен в его уровне. Корректный подбор температурного режима для нагревателей и самой подложки дает возможность извлекать трудоемкие структурные пласты с высококачественной химической формулой. Нагревание в самой подложке необходимо для достижения требуемых характеристик образовываемой эпитаксиальной пленки. Вспомогательные координационные операции исполняются вследствие процесса наращивания различных пластов при содействии специализированных заслонок, находящихся посреди нагревательных деталей и поверхностью наносимой подложки, благодаря которым допускается прекратить или запустить процедура притока любого из пучков молекул в плоскость подложек.

Корпуса таких устройств снабжаются особыми люками для того, чтобы можно было свободно заменять образцы. Кроме того, учтено вспомогательное оборудование, с поддержкой какого допускается осуществлять исследование пленок при помощи дифракционного отображения электронов, масс-спектрометрии, оже-спектрометрии и другого. Вследствие использования молекулярно-электроннолучевой эпитаксии в плоскости локальных строений стает вероятным выведение напыления с различной текстурой рельефа.

Схема процесса молекулярно-лучевой эпитаксии

Газофазный тип эпитаксии

Эта технология извлечения слоев с поддержкой эпитаксии полупроводников исполняется вследствие осаждения крупиц из парогазовой фазы. Такого рода процедура более популярна при работе полупроводниковых агрегатов, работающих на кремнии, германии и арсенид-галлии.

Молекулярно-радиальную эпитаксию газовой фазы допускается осуществлять в обстоятельствах атмосферного либо невысокого давления в специально созданных для этого реакторах горизонтальной или отвесной установки. С целью того, чтобы осуществить отклик на плоскости подложки (полупроводника) ей необходимо гарантировать прогревание от 450 вплоть до 1250 градусов (все зависит от способа осаждения, быстроты нанесения уровня вакуума в середине рабочего пространства). В качестве нагревателей используются инфракрасные излучатели, через индукционный либо фоторезистивный способ. Снижение степени температуры процесса до наименьшего показателя приводит к формированию специализированных обстоятельств с целью формирования поликристаллических пластов. Также подобное свойство технологии дает возможность сократить толщину диффузии в переходном пласте, находящемся среди самой подложкой и наносимым пластом, что доводит до совершенства характер окончательных данных готового продукта.

Газофазная эпитаксия предоставляет способ получать требуемые пласты кремния двумя ключевыми методами:

  • Применение водорода с целью восстановления кремний-тетрахлорида, а кроме того, дихлорсилана и трихлорсилана;
  • Проводя ликвидацию моносилана с поддержкой пиролитического влияния.

Схема реактора установки газофазной эпитаксии

Методики эпитаксиального воздействия

Присутствует с различными фазами воздействия: газовой, жидкой, жесткой. Ее установление основывается на пребывании компонентов атома полупроводников и введений с целью извлечения слоев. Далее приведены все типы способов более подробнее:

  1. Жесткофазная. Представляется довольно непростым научно-техническим действием, из-за чего в настоящий период ее фактически не применяют;
  2. Жидкофазная. При такого рода методологии стало возможным растить кристаллы с расплавленных частей металла, элементов полупроводников железных сплавов, электролитов в жидком состоянии и солевых жидких масс. В случае если полупроводниковые синтезы владеют большим количеством пластов, к примеру, GaАs и CdSnР2, то этот способ очень хорошо подходит с целью их извлечения с весьма высокой продуктивностью. В отдельных случаях компании применяют жидкофазный метод с целью освобождения монокристаллического кремния. Для того чтобы реализовать эту процедуру в начале подготавливается закладочное сырье из компонентов формируемого слоя, газовидной или легирующей примеси и элемента-растворителя, что способен полноценно растворять сырьевые материалы подложки при действии невысокой температуры. Рабочая сфера для этого движения должна являться или азотной, или водородной (в случае если необходимо реализовать восстановление оксидных пленок в зоне плоскости подложки и расплава) либо в вакуумной среде (в случае если оксидные оболочки сформированы предварительно). Готовую шихту наносят на плоскость подложки с целью неполного ее разведения, а кроме того удаления механических дефектов и грязи. В последствии перехода расплава с стандартного состояния в сверх насыщенное, начинают осаждаться избытки полупроводника сверху самой подложки, что можно считать этапом затравки. Что же относится конструктивных специфик рабочей камеры, то она бывает циркулирующего типа, пенального либо шиберного.
  3. Газофазная. Представляется наиболее практичным способам из всех имеющихся, вследствие влияния уплотнения, возникающего от пара, в комбинировании с подогреваемой подложкой, включающей в себя разные парогазовые смеси. Имеются установки, что оборудованы хлоридным способом влияния с поддержкой хим. действий, образовывающихся в процессе обогрева подложки при газовой фазе. Вследствие хлоридного метода чаще всего свершают получение эпитаксиальных слоев кремния. В случае если проанализировать газофазную эпитаксию с хлоридным способом более досконально, то процедура заключается из загрузки монокристаллических пластинок вовнутрь резервуара, что укладывается в кварцевую трубку, в последствии чего исполняется устранение тончайших пластов окисла в области плоскостей монокристаллической пластинки, что возникают в процессе сохранения и передвижения возделываемых пластинок. С целью подобного воздействия нужно присутствие водородного окружения при высоком температурном порядке для того, чтобы вызвать возобновление кремния с текстуры окисла. Чтобы закончить процедуру газофазной эпитаксии совершается влияние хлоридным водородом с целью стравливания наружных пластов.

Приспособления для эпитаксии

В базе оснащения для таких операций находится 3 ключевых компонента: система, анализирующая и подготавливающая подложку; устройство для эпитаксии полупроводниковых синтезов; устройство для эпитаксии элементарного полупроводника, сплава либо диэлектрика. В комплект вакуумной конструкции совместной системы непременно должно вступать устройство погрузки и разгрузки подложек, транспортирующий инструмент и откачной пост с целью заблаговременного нагнетания вакуумной среды.

Чтобы реализовывать погрузочно-выгрузочные операции используются многостадийные манипуляторы, что падают подложки через шлюзовые отверстия. К тому же подобная транспортировка возможна для помещения возделываемого вещества в любой блок организации эпитаксии.

После нанесения растворяющей смеси на плоскость подложки, ее чистота окончательно не достигается и с целью добавочной и полной чистки в рабочую камеру вводится ионная пушка, использующая способ травления.

В полупроводниковой эпитаксиальной камере, в основной массе случаев, устанавливаются шесть термических излучателей, а в резервуары для элементарных полупроводников, как правило, введены два тепловых тигельных испарителя и два электрических испарителя радиального вида.

Оборудование для осуществления эпитаксиальных процессов