Эпитаксия

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение Образования

«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Кафедра микро- и наноэлектроники

Отчет по лабораторной работе № 2

По дисциплине «Технологические процессы микроэлектроники»

«Эпитаксия»

Выполнил:                                                                Проверил: Уткина Е.А. 

студент 1-го курса

группы № 642791

Минск 2017

Эпитаксия - процесс наращивания монокристаллических слоев на монокристаллических подложках. Подложки в процессе роста эпитаксиального слоя выполняют ориентирующую роль затравки, на которой происходит кристаллизация.

Если подложка и слой состоят из одного вещества, то процесс называют автоэпитаксиальным, если из разных - гетероэпитаксиальным.

Эпитаксиальное осаждение вещества на монокристаллические подложки проводят из различных сред: пара, газа, раствора(расплава), ионных потоков (пучков). Применительно к технологии ИМС чаще всего используются методы осаждения из газа, пара, расплава. Для осаждения слоев Si из парогазовой фазы в промышленном производстве используются кремнийсодержащие соединения, например, тетрахлорид кремния, силан. В соответствии с применяемыми продуктами называются и методы: хлоридный, силановый.

Хлоридный метод основан на использовании химического взаимодействия паров тетрахлорида кремния с чистым водородом. Это взаимодействие сопровождается рядом обратимых химических реакций, следующих одна за другой. Суммарную реакцию хлоридного процесса можно рассматривать как обратимую реакцию восстановления тетрадлорида кремния водородом:

В зависимости от условий в рабочей камере реакция может идти не только слева направо, но и справа налево, т.е. при определенных условиях скорость роста эпитаксиального слоя может стать равной нулю, и Si может травиться. Это наблюдается при низких и высоких температурах.

Зависимость скорости от температуры для эпитаксиального наращивания кремния из порогазовой фазы.

Зависимость скорости роста слоя от концентрации тетрахлорида в парогазовой смеси приведена на рисунке.

Зависимость скорости эпитаксиального роста от концентрации тетрахлорида кремния.

Увеличение скорости роста на первом участке можно объяснить в основном увеличением доставки вещества на пластину дальнейшее уменьшение скорости роста при концентрациях, больших 0.1 моля, объясняется неполным восстановлением SiСl4 и начинающимся травлением Si тетрахлоридом.

Обычно наращивание эпитаксиальных кремниевых слоев осуществляется при концентрациях SiСl4 в водороде менее 0.1 моля, при которых скорость роста линейно зависит от содержания SiСl4, а, следовательно, и от скорости потока водорода.

Основной недостаток метода - высокие температуры процесса, приводящие к диффузии примесей из пластин в растущий слой, а также к автолегированию - процессу проникновения примесей из пластины в растущий эпитаксиальный слой путем переноса от боковых поверхностей и от обратной стороны пластины через газовую фазу. Максимаоьная толщина эпитаксиального слоя (несколько сот микрон) ограничена тем, что подложки при длительном процессе прирастают к подложкодержателю. Минимальная толщина (0.5 мкм) ограничена автолегированием.