Навигация:
- Молекулярная эпитаксия
- Молекулярно-лучевая эпитаксия
- Методы эпитаксии
- Жидкофазная эпитаксия
- Установки эпитаксии
- Эпитаксия молекулярных пучков
Это закономерное увеличение 1-го кристального вещества во втором, то есть направленное увеличение 1-го кристалла в плоскости иного (подложка). Определённо, увеличение абсолютно всех кристаллов допускается охарактеризовать как эпитаксиальное: любой дальнейший пласт обладает той же ориентировкой, что и предшествующий. Отличают гетероэпитаксию, когда элемент подложки и нарастающего кристалла неодинаковы (процедура возможна только лишь для химически не взаимодействующих элементов, к примеру, так производят накопленные преобразователи с текстурой кремния на сапфирах), и гомоэпитаксию, если они схожи. Направленное увеличение кристалла изнутри объёма второго, именуется эндотаксией.
Эпитаксия в особенности свободно исполняется, в случае если отличие неизменных решёток не выше 12 %. При немалых расхождениях сопрягаются более плотноупакованные плоскости и направленности. При этом элемент плоскостей одной из решёток не содержит продолжения во второй. Кромки этих оборванных плоскостей формируют дислокации несоответствия.
Эпитаксия совершается подобным способом, чтобы общая активность грани, заключающейся из зон подложка-кристаллик, кристаллик-сфера и подложка-сфера, имела минимальное значение. Эпитаксия представляется одним из базисных действий технологического процесса полупроводниковых устройств и накопленных схем.
Термин «эпитаксия» был обозначен в 1928 г., французским учёным Л. Руайе.
Молекулярная эпитаксия
Это эпитаксиальное увеличение в обстоятельствах высокого вакуума. Дает возможность растить гетероструктуры установленной толщины с моноатомно-гладенькими гетерограницами и с установленным профилем легирования. В подобных аппаратах существует вероятность изучать свойство плёнок (в таком случае принимать непосредственно в ростовой камере в период увеличения). С целью движения эпитаксии нужны особые хорошо очищенные подложки с атомарногладкой поверхностью.
Технология молекулярной эпитаксии была основана в конце 60-х годов 20-го столетия Джоном Артуром и Альфредом Чо.
В основе способа находится оседание выкипяченного в моляльном источнике элемента на кристальную подложку. Невзирая на довольно несложную идею, осуществление предоставленного технологического процесса требует очень трудоемких промышленных решений. Главные требования к аппаратуре эпитаксии следующие:
- Обязательные условия при работе агрегата, это стабильное сохранение сверхвысокого вакуума;
- Очищенность веществ в процессе испарения должно быть близко к 100%;
- Обязательное наличие молекулярного источника, который способен выпаривать тугоплавкое вещество, с наличием возможности регулирования плотности струи материала.
Молекулярно-лучевая эпитаксия
МЛЭ — вид эпитаксии как одного из нанотехнологических способов извлечения полупроводниковых гетероструктур. Каждый электронагреватель конструкции МЛЭ включает микротигель, являющийся основой одного из частей оболочки. Температура нагревателей обусловливается размером давления паров испаримых элементов, что обязано быть необходимым с целью развития определенных молекулярных пучков. Испаряемый элемент выносится на подложку в обстоятельствах высокого вакуума. Нагреватели расположены таким образом, чтобы максимумы распределений насыщенности пучков скрещивались в плоскости подложки. Отбор температуры нагревателей и подложки дает возможность извлекать слои сложного хим. состава. Увеличение температуры подложки вплоть до установленной границы, как правило, приводит к увеличению свойства эпитаксиальных оболочек. Вспомогательное координирование течением наращивания пластов исполняется с поддержкой заслонок, находящихся меж нагревателем и подложкой, позволяющих прекращать либо начинать снова приток каждого из молекулярных пучков сверху подложки. Конструкции МЛЭ оборудованы шлюзами с целью замены образцов и могут включать оснащение с целью анализа пленок in situ, способами дифракции отображенных электронов, масс-спектрометрии и оже-спектрометрии с перспективой изучения оже-спектров распыленных ионов. Способ МЛЭ с применением масок дает возможность растить в плоскости локальные текстуры разного рельефа.
Это метод извлечения эпитаксиальных оболочек полупроводников путём осаждения из паро-газовой фазы. Особенно учащенно используется в технологических процессах кремниевых, германиевых и арсенид-галлиевых полупроводниковых устройств и накопленных схем.
Процесс ведется при атмосферном либо пониженном давлении в специализированных реакторах отвесного либо горизонтального вида. Реакция проходит в плоскости подложек (полупроводниковых пластинок), подогретых вплоть до 400—1200 °C (в связи с методом осаждения, быстроты движения и давления в реакторе). Подогрев подложек исполняется инфракрасным излучением, индуктивным либо резистивным методом. Снижение температуры движения ниже максимальной с целью сведений определенных обстоятельств осаждения приводит к развитию поликристаллического пласта. С другой стороны, оно предоставляет вероятность уменьшить ширину дифузной переходной сферы меж эпитаксиальным пластом и подложкой, присутствие которой портит свойства получаемых устройств.
Существуют 2 ключевых метода извлечения эпитаксиальных пластов кремния способом газофазной эпитаксии:
- Водородное возобновление тетрахлорида кремния, трихлорсилана либо дихлорсилана;
- Пиролитическое разрушение моносилана.
Методы эпитаксии
В зависимости от состояния элемента атомов полупроводника и примеси с целью извлечения оболочки, отличают эпитаксию с газовой, жидкой и твердой фазой.
Эпитаксия с твердой фазы пока что не приобрела обширного использования.
При эпитаксии с жидкой фазы допускается осуществлять рост из расплавов компонентов металлов, полупроводников их сплавов, а кроме того с солевых расплавов и с жидких электролитов (соединение и антиоксидант галлия).
Практический способ извлечения пластов с газовой фазы. Уплотнение из пара при содействии подогретой подложки с разными парогазовыми смесями (это главный способ), хлоридный способ повышение при хим. содействии подогретой подложки с газовой фазой. Первостепенный способ извлечения эпитаксиальных пластов кремния — хлоридный способ.
Монокристаллические пластинки загружают в сосуд и помещают в кварцевую трубу, процедура начинается с удаления тонких пластов окисла в плоскости монокристаллических пластинок, что возникают в этапе сохранения и транспортировки пластинок. С данной целью плоскость возделывается водородом при высочайшей температуре, при данном совершается возобновление кремния из окисла. Далее хлоридным водородом стравливают внешний пласт.
Жидкофазная эпитаксия
Эпитаксия с жидкой фазы в основном используется с целью извлечения имеющих несколько слоев полупроводниковых синтезов, подобных по образу GaАs, CdSnР2. Этот способ еще представляется главным методом извлечения монокристаллического кремния.
Готовится шихта из элемента наращиваемого пласта, легирующей примеси (имеет возможность быть подана и в варианте газа) и сплава-растворителя, обладающего невысокой температурой плавления и отлично растворяющего сырье подложки. Процедуру проводят в обстановке азота и водорода (с целью возобновления оксидных плёнок в плоскости подложек и расплава) либо в вакууме (заранее воссоздав оксидные плёнки). Расплавка наносится на плоскость подложки, отчасти растворяя ее и устраняя засорения и повреждения. В последствии выдержки при наибольшей температуре 1000 °С, наступает неторопливое остывание. Расплав из насыщенного состояния передается в перенасыщенное и излишки полупроводника осаждаются сверху подложки, играющую значимость затравки. Имеются 3 вида контейнеров с целью выполнения эпитаксии с жидкой фазы: циркулирующий (колеблющийся), пенального вида, шиберного вида.
Установки эпитаксии
Комплекс заключается из 3 научно-технических модулей: устройство анализа и подготовки подложек, эпитаксии полупроводниковых синтезов и эпитаксии простых полупроводников, металлов и диэлектриков. Вакуумно-машинная система комплекса содержит, кроме того, устройство загрузки и выгрузки подложек, концепцию транспорта подложек, концепцию заблаговременной откачки и извлечения высокого вакуума.
С поддержкой 2- и 5-степенных манипуляторов совершается шлюзовое поступление подложек диаметром вплоть до 60 мм, без помехи вакуума в любую из 3 камер, и их разгрузка в последствие нанесения пленок либо текстур. В камере для подложки располагается гетерополярная пушка с целью доочистки подложки гетерополярным травлением, и оже-профилирования. В камере эпитаксийных полупроводников определено 6 тепловых испарителей. В камере простых полупроводников размещено 2 тепловых тигельных испарителя и 2 электронно-радиальных испарителя.
Эпитаксия молекулярных пучков
Простое периодическое окружение заключается из чередующихся пластов бесцветных веществ с разными признаками преломления. Нынешние достижения в технологические процессы выращивания кристаллов, в особенности способом эпитаксии с молекулярных пучков, дают возможность растить периодические расслоенные среды с отлично регулируемыми периодичностями и толщинами пластов, подходящими нескольким атомным пластам. Популяризация валов в периодических расслоенных сферах исследовали многочисленные творцы. В данном случае допускается извлечь правильное решение волнового уравнения. Предполагается, что вещества представлены немагнитными.
