Epitaxiale groei, ook wel epitaxie genoemd, is een van de belangrijkste processen in de productie van halfgeleidermaterialen en -apparaten. Onder bepaalde omstandigheden vindt epitaxiale groei plaats in een monokristallijn substraat, tijdens de groei van een laag monokristallijne film. De groei van monokristallijne film wordt epitaxiale laag genoemd. Epitaxiale technologie is ontstaan in het begin van de jaren 60. Onderzoek naar dunne silicium monokristallijne films is gebaseerd op de opkomst van de ontwikkeling die zich nu al bijna een halve eeuw lang heeft ontwikkeld. Men is er nu in geslaagd om een verscheidenheid aan halfgeleiderfilms te realiseren onder specifieke epitaxiale groeiomstandigheden. Epitaxiale technologie heeft veel problemen opgelost in discrete halfgeleidercomponenten en geïntegreerde schakelingen, waardoor de prestaties van het apparaat aanzienlijk zijn verbeterd. Epitaxiale film kan de dikte en doteringseigenschappen nauwkeuriger regelen. Deze eigenschap heeft geleid tot de snelle ontwikkeling van geïntegreerde halfgeleiderschakelingen tot een perfect stadium. Door middel van snijden, slijpen, polijsten en andere bewerkingstechnieken wordt een gepolijste plaat verkregen uit silicium monokristallijne platen, waarop discrete componenten en geïntegreerde schakelingen kunnen worden gemaakt. In veel gevallen dient deze gepolijste plaat echter slechts als mechanische drager voor het substraat, waarbij eerst een laag monokristallijne film met de juiste geleidbaarheid en soortelijke weerstand moet worden gevormd, waarna discrete componenten of geïntegreerde schakelingen in een monokristallijne film moeten worden geproduceerd. Deze methode wordt bijvoorbeeld gebruikt bij de productie van hoogfrequente siliciumtransistoren met hoog vermogen, waarbij het conflict tussen doorslagspanning en serieweerstand wordt opgelost. De collector van de transistor vereist een hoge doorslagspanning, die wordt bepaald door de soortelijke weerstand van de pn-overgang van de siliciumwafer. Om aan deze eis te voldoen, zijn materialen met een hoge weerstand nodig. Men gebruikt zwaar gedoteerde n-type materialen met een lage weerstand op de epitaxiale laag van enkele tot tientallen micrometers dik, licht gedoteerde n-type materialen met een hoge weerstand, om transistors te produceren in de epitaxiale laag, wat de hoge doorslagspanning oplost die nodig is voor de hoge soortelijke weerstand en de lage collectorserieweerstand, die nodig is voor de lage substraatsoortelijke weerstand van het conflict tussen.
Gasfase-epitaxiale groei is de vroegste toepassing in de halfgeleidersector van een meer ontwikkelde epitaxiale groeitechnologie, die een belangrijke rol speelt in de ontwikkeling van de halfgeleidertechnologie en een grote bijdrage levert aan de kwaliteit van halfgeleidermaterialen en -apparaten en hun prestatieverbetering. Momenteel is de bereiding van epitaxiale halfgeleiderfilms met monokristallen de belangrijkste methode voor chemische dampdepositie. De zogenaamde chemische dampdepositie, dat wil zeggen het gebruik van gasvormige stoffen op het vaste oppervlak van de chemische reactie, is het proces van het genereren van vaste afzettingen. CVD-technologie kan hoogwaardige monokristalfilms produceren om het vereiste doteringstype en de vereiste epitaxiale dikte te verkrijgen, wat gemakkelijk te realiseren is voor massaproductie en daarom veel wordt gebruikt in de industrie. In de industrie heeft de epitaxiale wafer die met CVD is geprepareerd vaak een of meer begraven lagen, die kunnen worden gebruikt om de structuur en doteringsverdeling van het apparaat te regelen door middel van diffusie of ionenimplantatie; De fysische eigenschappen van de CVD-epitaxiale laag verschillen van die van het bulkmateriaal, en het zuurstof- en koolstofgehalte van de epitaxiale laag is over het algemeen zeer laag, wat een voordeel is. De CVD-epitaxiale laag is echter gemakkelijk zelfdopend te maken. In praktische toepassingen zijn bepaalde maatregelen nodig om de zelfdoping van de epitaxiale laag te verminderen. De CVD-technologie bevindt zich nog in een aantal aspecten van het empirische processtadium. Er is meer diepgaand onderzoek nodig om de CVD-technologie verder te ontwikkelen.
Het CVD-groeimechanisme is zeer complex. De chemische reactie omvat doorgaans een verscheidenheid aan componenten en stoffen, kan een aantal tussenproducten produceren en er zijn veel onafhankelijke variabelen, zoals temperatuur, druk, gasstroom, enz. Het epitaxiale proces kent een aantal opeenvolgende, elkaar steeds verder ontwikkelende en perfectionerende stappen. Het epitaxiale proces bestaat uit vele opeenvolgende, elkaar steeds verder uitbreidende en perfectionerende stappen. Om het proces en mechanisme van CVD-epitaxiale groei te analyseren, moeten allereerst de oplosbaarheid van reactieve stoffen in de gasfase, de evenwichtspartiële druk van verschillende gassen en de kinetische en thermodynamische processen worden verduidelijkt; vervolgens moeten de reactieve gassen van de gasfase naar het oppervlak van het substraat, het massatransport, de vorming van de grenslaag van de gasstroom en het oppervlak van het substraat, de groei van de kern, evenals de oppervlaktereactie, diffusie en migratie worden begrepen, om uiteindelijk de gewenste film te genereren. In het CVD-groeiproces spelen de ontwikkeling en voortgang van de reactor een cruciale rol, die grotendeels de kwaliteit van de epitaxiale laag bepaalt. De oppervlaktemorfologie van de epitaxiale laag, roosterdefecten, verdeling en beheersing van onzuiverheden, dikte en uniformiteit van de epitaxiale laag hebben rechtstreeks invloed op de prestaties en opbrengst van het apparaat.
–Dit artikel is gepubliceerd doorfabrikant van vacuümcoatingmachinesGuangdong Zhenhua
Plaatsingstijd: 4 mei 2024