Filmele epitaxiale sunt cultivate pe un singur substrat de cristal din același sau diferit material. În primul caz, stratul epitaxial cu tehnologia corespunzătoare devine o continuare naturală a substratului.
Filmul epitaxial poate fi dopat cu diferite impurități. Sunt utilizate trei metode pentru introducerea dopantului în filmul epitaxial expandabil. Prima metodă dizolvă impuritatea necesară în sursa materialului semiconductor. A doua metodă implică utilizarea dopantului într-o formă elementară și plasarea acestuia într-o țeavă între sursa materialului semiconductor și substrat. Uneori dopantul este plasat într-o zonă de temperatură separată a tubului de lucru. A treia metodă constă în adăugarea unui dopant la iodurile volatile.
Coeficienții de distribuție ai impurităților în fosfid, arsenid și antimonid de indiu. Filmele epitaxiale de arsenură de indiu sunt obținute utilizând reacții de transport care implică cloruri sau ioduri. Oxigenul ca agent de transport pentru transportul compușilor de indiu, spre deosebire de galiu, nu se aplică datorită volatilității mult mai scăzute a oxidului de indiu.
Filmele epitaxiale sunt cultivate prin pulverizare în vid, prin precipitare electrolitică, prin cristalizare din soluții sau prin reacții de transport. Cel mai adesea, filmele sunt cultivate din faza gazoasă.
Formarea dislocării inițiale se datorează tensiunii discrepanței dintre cele trei marje de interacțiune. filme epitaxiale sunt într-o stare de înaltă tensiune, care se datorează, probabil o deformare plastică în timpul muchiilor de creștere a filmului insule în creștere sunt situri pentru nucleația dislocațiilor preferate, cu toate acestea, acest proces poate duce la formarea de dislocații diferitelor configurații. Deformarea plastică localizată oprește mișcarea defectelor, după care are loc fuziunea. Acest lucru afectează defectele în structura filmului. Sunt posibile dislocări parțiale parțiale, formând defecte de ambalare în film. Ele pot apărea atunci când filmul este în stare de stres din cauza contaminării.
Filmele epitaxiale sunt obținute prin diverse metode: depunerea electrolitică și interacțiunea chimică, evaporarea termică a semiconductorilor în vid și cristalizarea dintr-o soluție sau topitură.
Filmul epitaxial crescut în poziția 3, la modul de temperatură de evaporare scăzută au fost dispersate foarte fin, cifrele de bază pentru creștere au fost figuri precum piramide triunghiulare trunchiate.
Structurile elementelor din schemele de film epitaxiale. Filmele epitaxiale fac posibilă obținerea altor tipuri de dispozitive semiconductoare - diode, tranzistori MIS și triode de câmp de film.
Filmele epitaxiale sunt filme de semiconductor subțiri, stivuite pe cristalul principal.
Coeficienții de distribuție ai impurităților în fosfid, arsenid și antimonid de indiu. Filmele epitaxiale de arsenură de indiu sunt obținute utilizând reacții de transport care implică cloruri sau ioduri. Oxigenul ca agent de transport pentru transportul compușilor de indiu, spre deosebire de galiu, nu se aplică datorită volatilității mult mai scăzute a oxidului de indiu.
Filmele epitaxiale care cresc la tK 560 ° C conțin de obicei multe defecte, inclusiv gemeni. Creșterea cristalelor înfrățite scade oarecum la 570 С.
filme epitaxiale de niobat de litiu și tantalate litiu (LiNbO3 și TaO3) pot fi depuse prin diferite metode, inclusiv epitaxie metoda elekulyarnoy fasciculului, depunerea chimică de vapori, metalloor-nical depunere chimică de vapori, prin placare ionică, gtodom sol-gel, inclusiv folosind o soluție stoc de polimer cu ajutorul unui excimer și a unui laser pulsat, precum și prin pulverizarea magnetronului.
Dispozitivul de tranzistori. Rezistență ridicată de film epitaxială / (. Figura 2.18, b) construit pe substrat - o placă semiconductor cu rezistivitate scăzută, care este ulterior utilizat ca un colector. Ca rezultat al reacției într-o închisă clorură de camera de vapori și compușii Iodura cu semiconductori scade semiconductor de hidrogen pur, care este depus pe suprafața substratului semiconductor, formând o peliculă subțire de înaltă rezistență ohmică. Placa cu strat dublu fabricat în acest mod este folosită mai târziu pentru producerea unui triod de tip meze. Se realizează o tranziție cu gaura electronică între stratul epitaxial și baza. Stratul epitaxial asigură o capacitate mică de joncțiune p-n și o tensiune mare de rupere a colectorului.
Filme germani epitaxiale obținute prin metoda bromurii.
Cele epitaxiale filme de carbură de siliciu sunt un anumit interes tehnologic, deoarece acestea pot fi utilizate în dispozitive electronice care funcționează la temperaturi ridicate și nivele ridicate de radiație. Creșterea epitaxial de carbură de siliciu este un proces complex, deoarece este sub forma [5 modificare cu o structură cubică blenda-zinc si un modnfikatsii bine având o multitudine de POLYTYPE hexagonale și o structură romboedric. Rețeaua cristalină conține straturi de SiC tetraedric înrudite atomii de Si și S. Pentru utilizarea în dispozitivele cele mai potrivite cub SiC, deoarece UY e: mobilitate mare transportator.
filmele epitaxiale de calcogenuri plumb sunt produse prin trei metode diferite: prin sublimare pe un substrat încălzit prin pulverizare catodică, pe un substrat încălzit și o precipitare chimică din soluție.
Filmele epitaxiale ale germaniumului Reizman și Berkenblit [30] au fost obținute într-un sistem deschis. Temperaturile sursei și substratului au fost de 600 ° C și, respectiv, de 365 ± 405 ° C; debitul a fost de 75 cc / min. Înainte de depunere pentru a îndepărta stratul de oxid, substratul a fost supus unei gravuri cu gaz în HI la 365 ° C timp de 15 minute.
Filmul epitaxial și substratul împărtășesc joncțiunea pn, deoarece au un tip diferit de conductivitate electrică. De obicei, această tranziție este utilizată ca izolație între substrat și substrat.
Cu toate acestea, un film epitaxial poate fi creat și pe alt material. Planar, dar, de asemenea, cunoscut ca un tranzistor epitaxie cu tranzistori Mesa dublu de dormit cu difuzie-difuzie.
Schema de instalare pentru cresterea epitaxiala a straturilor de germaniu si siliciu. Cu toate acestea, filmul epitaxial cu privire la compoziția de bază poate fi diferit de materialul substratului.
Separarea filmului epitaxial pe un insule izolate electric se realizează prin depunerea printr-un șablon sau mascare de contact prin filme fotorezistiv și porțiuni de corodare între insule. Spre deosebire de ciclul microproiecției de difuzie, operația de gravare nu introduce distorsiuni termice, deformări sau defecte. În ambele cazuri, numărul de cicluri de microproiecție de difuzie este redus și structura materialului inițial este păstrată.
Dezavantajul filmelor epitaxiale este costul relativ ridicat al fabricării și prelucrării substratului. Necesar pentru formarea CMD anizotropie uniaxială apare în procesul de tehnici de fabricație și a filmelor datorită tensiunilor mecanice care apar datorită incomplete potrivire constantele zăbrele ale substratului și stratul epitaxial, și de asemenea datorită influenței impurităților mici de plumb sau de bismut, care se încadrează într-un film din topitură.
Folosirea filmelor epitaxiale și crearea unui rezervor dublu strat constând dintr-un corp cu o peliculă de joasă și înaltă rezistivitate, trei neajunsuri semnificative elimina tranzistori difuze - corp colector de înaltă rezistență, capacitatea sa mare, și de a crește tensiunea de străpungere. În acest sens, tranzistorii de difuzie și diodele cu filme epitaxiale sunt cele mai avansate instrumente.
Producția de filme epitaxiale care sunt complet lipsite de toate defectele și suficient de omogene în proprietățile lor electrice, după cum reiese din cele de mai sus, este o sarcină foarte complicată.
Grosimea filmului epitaxial poate fi determinată prin metoda lui Dash, care folosește proprietățile defectelor de ambalaj din acesta.
reflexie rentgonotopogramma completă (220 strat CdTe pe Mică. Uv. W. Pentru epitaxială filmelor obținute în poziția 3, o porțiune topograph creată de radiație caracteristică are o lățime minimă și distribuția intensității discrete, indicând subgrains minime de dezorientare în acest caz. dezorientare reciprocă suizoren din datele obținute din topographs, dă ordinul a zeci de secunde, care este aproape de limita (- 10), rezoluția unghiulară a metodei de raze X.
Grosimea filmului epitaxial poate fi determinată prin metoda lui Dash, care folosește proprietățile defectelor de ambalaj din acesta.
Pentru filmele epitaxiale CdS, mobilitatea foarte mare a purtătorilor este caracteristică. CdS filme Proprietăți electrice depuse epitaxial pe un substrat de GaAs în implementarea unei reacții chimice de transport într-un volum cvasi-închis [151], depind în mare măsură de condițiile de cultivare, cu cel mai semnificativ - temperatura substratului. Pe măsură ce temperatura substratului crește, concentrația purtătorului crește exponențial. Și mobilitatea electronilor crește.
Filmele epitaxiale utilizate în tehnologia cipurilor semiconductoare și în optoelectronică sunt supuse unor cerințe ridicate în domeniul perfecțiunii structurii cristaline. Aceste cerințe sunt o consecință a influenței dăunătoare pe care o pot avea diferitele defecte asupra proprietăților operaționale ale elementelor active și pasive.
Dispozitiv MIS cu un canal p pe un substrat de safir. În filmul epitaxial, se poate forma o structură convențională epitaxială-plană a unui IC. Cu toate acestea, este mai bine să se formeze regiuni cu p - n - tranziții verticale datorate difuziei prin stratul epitaxial. O astfel de structură (Figura 1.53) este folosită pentru IP bazate pe dispozitivele MIS. Zonă p - n - tranziții, în funcție de grosimea filmului și lățimea zonelor poate fi minimizat controlată foarte precis. În plus, substratul pasiv nu poate acționa ca un obturator parazit. Această tehnologie face posibilă formarea dispozitivelor MIS complementare bazate pe un film de un tip de conductivitate electrică.
Dispozitiv MIS cu un canal p pe un substrat de safir. În filmul epitaxial, se poate forma o structură convențională epitaxială-plană a unui IC. Cu toate acestea, este mai bine să se formeze regiuni cu p - n - tranziții verticale datorate difuziei prin stratul epitaxial. O astfel de structură (Figura 1.53) este folosită pentru IP bazate pe dispozitivele MIS. Zonă p - n - tranziții, în funcție de grosimea filmului și lățimea zonelor poate fi minimizat controlată foarte precis. În plus, substratul pasiv nu poate acționa ca un obturator parazit. Această tehnologie face posibilă formarea dispozitivelor MIS complementare bazate pe un film de un tip de conductivitate electrică.
Un film epitaxial înseamnă o peliculă cristalină a cărei structură este aproape de structura substratului, iar orientarea corespunde orientării acestuia din urmă. Tehnologia epitaxială este importantă în microelectronica modernă.
În filmele epitaxiale cu siliciu este posibil să se creeze joncțiuni transversale pn ale unei suprafețe mici.
Monocristalele și filmele epitaxiale sunt cultivate chimic. depunere din faza gazoasa, metode chimice. transporturi, cristale unice - de asemenea, cristalizare directă din topitură.
Astfel, filmele epitaxiale y-Fe pe Cu (II) și Cu (III) sunt feromagnetice, iar pe Cu (100) - antiferromagnetice. Pentru a arăta dependența magnetism filmului de tracțiune sale Gradman și Isbert [1074] epitaxial crescut fcc de film y - Fe (111) cu o grosime de 2 - 3 straturi atomice pe un substrat dintr-un aliaj de Cu Aizh (111) cu compoziție variabilă, constanta zăbrele din care crește regulă Vegard cu concentrație crescândă de aur.
Schemă pentru formarea unui defect de structură în depunerea unui strat epitaxial. I este stratul epitaxial. 2 - substrat. Defecțiune de 3 puncte pe suprafața podelei.
De obicei sunt necesare filme epitaxiale cu tipuri de impurități specificate și concentrația acestora. Aceasta necesită efectuarea simultană a cel puțin două reacții. Cantitățile de siliciu precipitat și materialul de aliere trebuie să fie într-un anumit raport, ceea ce asigură concentrația impurităților necesare. Un astfel de procedeu este realizat prin introducerea unui amestec Materia primă de hidrogen și siliciu tetraclorura de componente suplimentare - PGL sau PH3, dacă doriți să creați un strat de tip n sau VVg3 V2Nv sau, dacă este necesar pentru a obține o peliculă cu tip p conductivitate.
S-au obținut filme epitaxiale de ftalocianine metalice.
Metoda de obținere a unui film epitaxial dintr-o fază lichidă nu diferă fundamental de cea descrisă. Astfel, de exemplu, ele sunt utilizate în fabricarea diodelor tunel din arsenid de galiu. Procesul are, de asemenea, loc într-un cuptor tubular. Materialul sursă al substratului, arsenid de galiu, se dizolvă într-un suport-staniu topit.
Rezistența specifică a unui film epitaxial depinde de concentrația aliajului principal în amestecul de lucru, de viteza de depunere și de temperatura plăcilor.
Pentru a obține filme epitaxiale din faza gazoasă pe substraturi monocristaline utilizate două tipuri de reacții: reducere cu hidrogen halogen rânduri ioduri și descompunerea termică siliciu și germaniu.
Influența ratei de creștere și a temperaturii. substrat pe structura unui film Ge pe Ge (HI), obținut prin metoda discretului (pulverizare explozivă). În studiul filmelor epitaxiale, prezența impurităților într-un sistem de vid este o problemă gravă.
Un avantaj important al filmelor epitaxiale este ușurința de a controla grosimea în timpul evaporării, ceea ce este dificil în cazul producerii de probe subțiri din cristale unice. În semiconductori, cum ar fi calcogenii de plumb cu o concentrație ridicată de purtător, este foarte dificil sau imposibil de observat efecte de suprafață chiar și pe cristale de 10 μm grosime.
Rezistența specifică a unui film epitaxial depinde de concentrația aliajului principal în amestecul de lucru, de viteza de depunere și de temperatura plăcilor.
Defectele în structura filmelor epitaxiale se datorează nu numai defecțiunii substraturilor, ci și stresului care determină deformarea plastică. Relaxarea lor în anumite condiții apare datorită formării și redistribuirii dislocărilor atât în film cât și în substrat.
Metoda de creștere filmelor epitaxiale utilizând o fază lichidă bazată pe faptul că un singur substrat de cristal semiconductor este acoperit cu un strat subțire de lichid, ceea ce reprezintă adesea o topitură dintr-un metal, un solvent semiconductor. La trecerea peste substratul care conține un gaz semiconductor compus volatil este crescut, sau prin pulverizare pe acest semiconductor în vid, sub stratul de topitură pot fi cultivate de film epitaxială. Spre deosebire de recristalizare obișnuită după fuziune, această metodă permite să se dezvolte un film care are o grosime de multe ori mai mare decât grosimea stratului-TION recristalizată, care ar putea fi obținută după răcirea topiturii.
Pentru producerea filmelor epitaxiale, materialul care urmează să fie crescut și materialul substratului pot fi diferite sau identice. De exemplu, se formează un strat epitaxial de siliciu pe baza unor substraturi de safir cu un singur cristal sau pe plăci de siliciu monocristal; acesta din urmă se numește autoepitaxie.
Când se dezvoltă filme epitaxiale, dezavantajul metodei este acela că toate impuritățile străine prezente pe suprafețele plăcilor intră în soluție și sunt introduse în cristalul în creștere. Avantajul metodei este acela că este ușor să se obțină o configurație plană paralelă, care, la o temperatură uniformă de încălzire, asigură creșterea unei pelicule de grosime uniformă.
Perfecțiunea structurii filmului epitaxial depinde în mod esențial de starea suprafeței substratului de siliciu. Imediat, epitaxial expedient de a face tratarea de suprafață a substraturilor cu hidrogen t - 1200 C pentru a recupera urmele de oxid și gaz apoi gravură la o adâncime de 2 - 3 microni într-un amestec de acid clorhidric (1 - 2%) în hidrogen pentru a îndepărta urmele structurii rupte.
Plante pentru cultivarea siliciului prin metoda clorurii.
Rata de creștere a unui film epitaxial depinde de consumul de SiC. Toate aceste variabile, care pot fi monitorizate destul de precis, determină durata procesului.
Grosimea cea mai mică a filmului epitaxial este 0 0025 μm. Se determină prin prezența centrelor de cristalizare. Limita superioară a grosimii filmului, fără defecte, este de 250 μm.