Технология подготовки к силиколу (SI)

Эпитаксия кремния (Si)Технология подготовки

Что такое эпитаксиальный рост?

·Само по себе монокристаллические материалы не могут удовлетворить потребности растущего производства различных полупроводниковых приборов. В конце 1959 года тонкий слоймонокристаллТехнология роста материала - был разработан эпитаксиальный рост.

Эпитаксиальный рост заключается в увеличении уровня материала, который отвечает требованиям на монокристаллическом субстрате, который был тщательно обработан путем резки, шлифования и полировки при определенных условиях. Поскольку взрослый слой из одного продукта является расширением решетки субстрата, выращенный материал слой называется эпитаксиальным слоем.

Классификация по свойствам эпитаксиального слоя

·Однородная эпитаксия:эпитаксиальный слойаналогичен материалу подложки, который сохраняет консистенцию материала и помогает добиться высококачественной структуры и электрических свойств продукта.

·Гетерогенная эпитаксия:эпитаксиальный слойотличается от материала подложки. Выбрав подходящую подложку, можно оптимизировать условия выращивания и расширить область применения материала, но необходимо преодолеть проблемы, связанные с несоответствием решеток и различиями в тепловом расширении.

Классификация по положению устройства

Положительная эпитаксия: относится к образованию эпитаксиального слоя на подложке во время роста кристаллов, и устройство производится на эпитаксиальном слое.

Обратная эпитаксия: в отличие от положительной эпитаксии, устройство изготавливается непосредственно на подложке, в то время как эпитаксиальный слой образуется в структуре устройства.

Различия применения: применение двух в производстве полупроводников зависит от необходимых свойств материала и требований к конструкции устройства, и каждый из них подходит для различных потоков процесса и технических требований.

Классификация методом эпитаксиального роста

· Прямая эпитаксия - это метод использования нагрева, электронного бомбардировки или внешнего электрического поля, чтобы растущие атомы материала получали достаточную энергию, а также непосредственно мигрировать и осадить на поверхности субстрата для завершения эпитаксиального роста, такого как осаждение вакуума, распыление, сублимация и т. Д. . Однако этот метод имеет строгие требования к оборудованию. Удельное сопротивление и толщина пленки имеют плохую повторяемость, поэтому оно не использовалось в кремниевой эпитаксиальной продукции.

· Косвенная эпитаксия - это использование химических реакций для отложения и выращивания эпитаксиальных слоев на поверхности субстрата, которая широко называется химическим отложением пара (ССЗ). Тем не менее, тонкая пленка, выращенная с помощью сердечно -сосудистых заболеваний, не обязательно является одним продуктом. Следовательно, строго говоря, только сердечно -сосудистые заболевания, который выращивает одну пленку, является эпитаксиальным ростом. Этот метод имеет простое оборудование, а различные параметры эпитаксиального слоя легче управлять и имеют хорошую повторяемость. В настоящее время кремниевый эпитаксиальный рост в основном использует этот метод.

Другие категории

·По способу транспортировки атомов эпитаксиальных материалов к подложке его можно разделить на вакуумную эпитаксию, газофазную эпитаксию, жидкофазную эпитаксию (ЖФЭ) и т. д.

·По процессу фазового перехода эпитаксия может быть разделена нагазофазная эпитаксия, жидкофазная эпитаксия, итвердофазная эпитаксия.

Проблемы решены эпитаксиальным процессом

·Когда появилась технология эпитаксиального выращивания кремния, это было время, когда производство кремниевых высокочастотных и мощных транзисторов столкнулось с трудностями. С точки зрения транзисторного принципа, чтобы получить высокую частоту и большую мощность, напряжение пробоя коллектора должно быть высоким, а последовательное сопротивление должно быть небольшим, то есть падение напряжения насыщения должно быть небольшим. Первый требует, чтобы удельное сопротивление материала области коллектора было высоким, а второй требует, чтобы удельное сопротивление материала области коллектора было низким, и эти два противоречия противоречат друг другу. Если последовательное сопротивление уменьшить за счет уменьшения толщины материала области коллектора, кремниевая пластина будет слишком тонкой и хрупкой для обработки. Если удельное сопротивление материала будет уменьшено, это будет противоречить первому требованию. Эпитаксиальная технология успешно решила эту проблему.

Решение:

· Выращивайте эпитаксиальный слой с высоким резистентом на подложке с чрезвычайно низким удельным сопротивлением и производите устройство на эпитаксиальном слое. Эпитаксиальный слой с высоким резистентом гарантирует, что трубка имеет высокое напряжение нарушения, в то время как субстрат с низким резистентом снижает сопротивление субстрата и падение напряжения насыщения, тем самым решая противоречие между двумя.

Кроме того, были также широко развиты эпитаксиальные технологии, такие как эпитаксия из паровой фазы, эпитаксия из жидкой фазы, молекулярно-лучевая эпитаксия и эпитаксия из паровой фазы металлоорганических соединений семейства 1-V, семейства 1-V и других сложных полупроводниковых материалов, таких как GaAs. и стали незаменимыми технологическими процессами для производства большинства микроволновых иоптоэлектронные устройства.

В частности, успешное применение молекулярного пучка иорганический пар металлаФазовая эпитаксия в ультратонких слоях, суперразрывах, квантовых скважинах, напряженных сверхразрешенных и тонких уровнях атомного уровня заложила основу для разработки новой области исследований полупроводников, «Инженерная инженерия».

Характеристики эпитаксиального роста

(1) Эпитаксиальные слои с высоким (низким) сопротивлением можно выращивать эпитаксиально на подложках с низким (высоким) сопротивлением.

(2) Эпитаксиальные слои N(P) можно выращивать на подложках P(N) для непосредственного формирования PN-переходов. При создании PN-переходов на одиночных подложках путем диффузии не возникает проблемы компенсации.

(3) В сочетании с технологией маски селективный эпитаксиальный рост может проводиться в назначенных областях, создавая условия для производства интегрированных цепей и устройств со специальными структурами.

(4) Тип и концентрация легирования могут быть изменены по мере необходимости во время эпитаксиального роста. Изменение концентрации может быть резким или постепенным.

(5) Можно выращивать ультратонкие слои гетерогенных, многослойных, многокомпонентных соединений с переменными компонентами.

(6) Эпитаксиальный рост может осуществляться при температуре ниже температуры плавления материала. Скорость роста можно контролировать, и можно достичь эпитаксиального роста толщины атомного масштаба.

Требования к эпитаксиальному росту

(1) Поверхность должна быть плоской и яркой, без поверхностных дефектов, таких как яркие пятна, ямы, пятна тумана и линии скольжения

(2) Хорошая целостность кристаллов, низкая плотность дислокаций и дефектов упаковки. Длякремниевая эпитаксияПлотность дислокаций должна быть менее 1000/см2, плотность дефектов упаковки должна быть менее 10/см2, а поверхность должна оставаться блестящей после коррозии травильным раствором хромовой кислоты.

(3) Фоновая концентрация примесей эпитаксиального слоя должна быть низкой и требуется меньшая компенсация. Чистота сырья должна быть высокой, система должна быть хорошо герметизирована, окружающая среда должна быть чистой, а эксплуатация должна быть строгой, чтобы избежать попадания посторонних примесей в эпитаксиальный слой.

(4) Для гетерогенной эпитаксии состав эпитаксиального слоя и субстрата должен внезапно измениться (за исключением потребности в изменении медленного состава), и взаимная диффузия состава между эпитаксиальным слоем и подложкой должна быть минимизирована.

(5) Концентрация легирования должна строго контролироваться и равномерно распределяться, чтобы эпитаксиальный слой имел однородное удельное сопротивление, соответствующее требованиям. Требуется, чтобы удельное сопротивлениеэпитаксиальные пластинывыращенные в разных печах в одной печи должны быть одинаковыми.

(6) Толщина эпитаксиального слоя должна соответствовать требованиям, с хорошей однородности и повторяемостью.

(7) После эпитаксиального роста на подложке с захороненным слоем искажение рисунка захороненного слоя очень мало.

(8) Диаметр эпитаксиальной пластины должен быть как можно большим, чтобы облегчить массовое производство устройств и снизить затраты.

(9) Термическая стабильностьсложные полупроводниковые эпитаксиальные слоиИ гетеропереходная эпитаксия хороша.