Получение пленок из газовой фазы

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

"ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ"

МИНСК, 2008

Эпитаксия - это процесс наращивания слоев полупроводникового материала с упорядоченной кристаллической структурой на ориентированной пластине.

Выращиваемые слои могут повторять структуру пластины, например при выращивании кремния на кремнии, германия на германии. Они могут отличаться по структуре, например при выращивании кремния на сапфире, кремния на шпинели, кремния на оксиде бериллия.

Термин " эпитаксия " образован из двух греческих слов "эпи" - на, "таксис" - располагать в порядке. Впервые выращивание кристаллов из паровой фазы было предложено в 1957 г. Практическое использование этого метода началось с 1960 г.

Эпитаксию можно подразделить на три вида: авто-, гетеро - и хемоэпитаксию.

Автоэпитаксия - процесс ориентированного наращивания вещества, не отличающегося или незначительно отличающегося по химическому составу от вещества пластины. Она обеспечивает возможность формирования гомогенных (однородных) p-n-переходов и иногда называется гомоэгштаксией.

Гетероэпитаксия - процесс ориентированного наращивания вещества, отличающегося по химическому составу от вещества пластины. На границе "эпитаксиальный слой - пластина" образуется гетерогенный (неоднородный) p-n-переход. Гетероэпитаксия осуществима для элементов, не склонных к химическому взаимодействию.

Хемоэпитаксия - процесс ориентированного наращивания, при котором образование слоя происходит за счет химического взаимодействия вещества пластины с наносимым веществом. Полученный слой по химическому составу отличается как от вещества пластины, так и от наносимой фазы, но закономерно продолжает кристаллическую структуру пластины. При образовании таких слоев может быть сформирован гетеропереход или невыпрямляющий контакт.

Маркируют кремниевые эпитаксиальные структуры буквами: К - кремний; Д - дырочный; Э - электронный тип электропроводности; Б, Ф, С, М - легирующие элементы, соответственно бор, фосфор, сурьма, мышьяк.

Однослойные эпитаксиальные структуры, изготовленные на кремниевых пластинах n-типа с эпитаксиальным слоем р - типа, маркируют дробью с цифровым коэффициентом. Например:

(1)

где 76 - диаметр пластины, мм; 8 - толщина эпитаксиального слоя, мкм; 380 - толщина пластины, мкм; 0,5 и 0,01 - удельное сопротивление эпитаксиального слоя и пластины соответственно, Ом • см.

Маркировка многослойных эпитаксиальных структур, изготовленных в процессе автоэпитаксиального наращивания слоев разных типов электропроводности аналогична маркировке однослойных структур, но содержит несколько уровней.

Эпитаксиальные структуры со скрытым слоем (ЭСС) (Рисунок 1),

Рисунок 1. Схема эпитаксиальной структуры со скрытым слоем:

1 - эпитаксиальная структура; 2 - скрытый слой; 3 – пластина

изготовленные, как правило, на кремниевых пластинах р-типа с локальными участками п - типа, которые формируют на них диффузией или ионным легированием мышьяком или сурьмой, маркируют так:

(2)

где 76, 380 - диаметр и толщина пластины соответственно в мм и мкм; КЭФ, КЭМ, КДБ - тип электропроводности эпитаксиального, скрытого слоя и пластины соответственно; 4, 5 - толщины эпитаксиального и скрытого слоя, мкм.

Хлоридные и силановый методы получения эпитаксиальных слоев

Гидридную эпитаксию проводят чаще всего при температуре 1000° С реакцией пиролиза силана, которая идет почти с такой же скоростью, как и реакция восстановления SiCl4 при температуре 1200° С:

SiH4 => Si + 2Н2

cкорость растущей пленки зависит от давления в реакторе. В интервале температур 1100 - 1225° С скорость роста пленки практически не зависит от температуры.

При температурах выше 1225° С начинается газофазное разложение силана, что приводит к уменьшению скорости осаждения Si. Скорость осаждения пленки зависит также от концентрации силана в газовом потоке. При концентрациях силана больших, чем 0,2 маc.%, и температурах выше 1100° С скорость осаждения уменьшается из-за газофазного разложения SiH4. Газофазное разложение силана помимо уменьшения количества Si, осаждающегося на пластину, приводит к попаданию твердых частиц продуктов газофазного пиролиза SiH4 в растущий слой.

Силановый процесс, который проводится при относительно низкой температуре, позволяет легко регулировать концентрацию SiH4 в газовом потоке, выбирать диапазон скоростей, слабо зависящий от температуры, что облегчает поддержание рабочей температуры с точностью ± 10° С.

К недостаткам гидридной эпитаксии следует отнести пирофорность силана (возможность самовозгорания на воздухе и взрыва). Это приводит к необходимости разбавлять силан аргоном или водородом до безопасных концентраций в баллоне (2,5 - 4%). Кроме того, если произошло газофазное разложение SiH4, то реактор, не имеющий водяного охлаждения, "зарастает" и выращенные пленки имеют большую плотность дефектов. При гидридном процессе требуется тщательно герметизировать все элементы газовых магистралей и узлы реакционной камеры, так как при взаимодействии SiH4 с воздухом образуется соединение, которое может забить магистрали. По сравнению с хлоридом силан - дорогостоящий продукт.

Пиролиз дихлорсилана. Гидридную эпитаксию можно

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать