Эпитаксия

Эпитаксия — это процесс, в результате которого можно расположить атомы на монокристаллической подложке так, что структура решетки полученного слоя является точной копией структуры кристалла подложки. Механизм эпитаксиального процесса заключается в том, что атомы в газообразной фазе движутся к поверхности раздела, на которой выращивается слой, и перемещаются вблизи нее, пока не приобретут устойчивое состояние и не образуют жесткую структуру.

При выращивании эпитаксиальной пленки требуемого типа проводимости атомы примеси внедряются в кристаллическую решетку при выращивании пленки. Отношение числа атомов примеси к числу атомов кремния в разовой фазе регулируется таким образом, чтобы пленка содержала требуемую концентрацию примесей. При изменении типа или концентрации примеси в газовой фазe характеристики эпитаксиальной пленки могут изменяться почти неограниченно, причем без необходимости компенсации.

При выращивании эпитаксиальной пленки одного типа проводимости на подложке другого типа проводимости получается хороший исходный материал для изготовления полупроводниковых интегральных микросхем.

Технология получения эпитаксиальной пленки состоит в следующем. После механической полировки и тщательной очистки пластины, используемые в качестве подложки, помещаются на графитовой лодочке, а лодочка помещается в реакционную камеру. Эта система герметизируется и наполняется азотом, вытесняющим воздух. Затем в реакционную камеру впускается водород со скоростью потока 30 л/мин. Пластины нагреваются до 1200° С специальным ВЧ нагревателем, Затем в реакционную камеру впускаются пары хлористого водорода. Соотношение количества водорода и хлористого водорода 100:1. Реакция ведется в течение 6 мин, затем с поверхности пластины стравливается слой 3 мкм. В этот момент подача хлористого водорода прекращается и подаются тетрахлорид кремния и фосфин. Реакция должна протекать 40 мин, в результате на подложке р - типа выращивается пленка n - типа толщиной 20 мкм.