Epitaxiális növekedése szilícium filmek, ingyenes dolgozatok, esszék és értekezések
Előállítása ilyen filmek alapul módszer epitaxiális növekedés, ami azt jelenti, a növekedés orientált kristály réteg másik anyag felületén a kristály szubsztrátumot egy kristály orientációban lejátszás. A természet a eloszlásának dópoló anyag vagy hibák az epitaxiális játszik döntő szerepet tulajdonságait meghatározó kapott ezek alapján IC.
Az ilyen filmek, különböző módszerek epitaxiális növekedés:
4) Molekulaképlet (molekuláris sugár - MBE) epitaxiával
és azok egyes változatai.
Az ideális egy olyan folyamat, amely biztosítja a homogén, reprodukálható eredményeket viszonylag alacsony hőmérsékleten, és lehetővé teszi, hogy a gyártás a film tökéletes szerkezetet, produktív, gazdaságos és biztonságos.
A követelmények vonatkoznak a mikroelektronika Epitaxiális szerkezetek kapcsolódnak az alapvető paramétereket a filmek:
1) minimális maradék koncentrációja ellenőrizetlen szennyeződések során jelen film növekedése a gáz fázisban;
2) a reprodukálhatósága a dópoló anyag koncentrációja be a gáz fázis és a szennyező egyenletessége a filmben;
3) tenyésztés film szigorúan tökéletessége, azaz hiánya a saját képernyő pont, vonal, felületi hibák és rendellenességek periodicitás a kristályszerkezetben;
4) szigorú kiválóság és minimalizálja az átmeneti régió „szubsztrát film”
5) biztosítja a rétegvastagság egységességet szerte az ostya felülete.
Rezgések nem haladhatja meg a 10% -ot.
A legteljesebb összes fent felsorolt követelményeknek megfelel a módszer gázszállítási epitaxia, amely megállapította a legszélesebb alkalmazási modern technológia IMS.
Jelenleg, az epitaxiális növekedés szilícium használják elsősorban a két folyamat:
1) csökkenti a szilícium-tetraklorid hidrogénnel hőmérsékleten 1150-1200 ° C
2) termikus bomlása szilán hőmérsékleten „1050 ° C-on
Használata a reakció (3.1) van egy jelentős hátránya képest a reakció (3.2) úgy, kicsapott szilícium-belép a reverzibilis reakciót szilícium-tetrakloriddal alkotnak subchloride.
Ez vezet alámetszett felület nagy koncentrációban SiCl4. Reakció (3.Z) iránnyal ellentétes, hogy a leválasztási reakció, és így a epitaxiális filmet növekedési ráta az összege az arány ezen két folyamat. Természetesen, hogy az áramlási felülete maratás szilícium lerakódás nagyon nemkívánatos, és kiküszöböli epitaxiális növekedési képességét adja meg a hőmérsékletet, a kezdeti moláris koncentrációja a SiCl4 H2 és hidrogén áramlási sebessége.
Egy másik legjelentősebb hátránya epitaxiális növekedés, mint egy eljárás a benne rejlő csökkentésére szilícium-tetraklorid és a szilán bomlás módszer egy kölcsönös penetráció a szubsztrátum filmet, valamint a szennyeződések a szubsztrát és növekvő film. Újraelosztása szennyeződések során epitaxiális növekedés a különböző struktúrák, valamint az ezt követő műveletek tormoobrabotki egyik fő problémák a homogén epitaxiális vastag fóliát 1-1,5 mikron, amely szükséges a nagyon nagy méretű és nagy sebességű IC egy nagy sűrűségű elemek.
A fő mechanizmusok újraelosztása szennyeződések koncentrációban epitaxia és hőkezelés műveletek:
1 interdiffúziót a szilárd fázis és a szubsztrátum réteg anyaga egymással, valamint a szennyeződések abban szereplő;
2 átadása szennyeződést a hátsó oldalán a szubsztrát egy gázfázisú és azok későbbi beépítése a növekvő rétegben;
3 A transzfer felső oldalán a szubsztrát vagy a epitaxiális réteg után a tenyésztés kezdete gázfázisban, majd fordított felvételét szennyeződések a növekvő rétegben;
4 szennyező transzfer felső oldalán a szubsztrát a gázfázisú maratással a felület elején eljárás és annak későbbi beépítése a növekvő film (2-4-önadalékolásos).
Ennek eredményeként a újraelosztása az eredeti diffúz a koncentráció eloszlását a szennyezések megy keresztül jelentős változás.
Meg kell jegyezni, hogy a szennyezések természetétől elosztó változások nagymértékben függ a szennyező koncentrációját a szubsztrát. Így, abban az esetben egy erősen adalékolt szubsztrát koncentráció eloszlása csökken exponenciálisan el a szubsztrátumtól a határréteg térfogata a réteg. Figyelembe véve, hogy a jelenleg alkalmazott által epitaxiális filmet, expresszált rendelkező hordozó mind erősen ötvözött és gyengén ötvözött régióban, újraelosztása a koncentráció a epitaxiális filmet az egyes, a régiók saját jellegét.
Az egyik fontos szempont érintő újraelosztása szennyeződések a epitaxiális réteg a tökéletessége az eredeti szubsztrátum felületén, a hordozó, mivel rajtuk inhomogenitás reprodukáljuk a filmben, ami végső soron a változás a diffúziós koefficiense szennyeződések a határréteg a epitaxiális filmet-szubsztrát felületen. Például, vizsgálatok a újraelosztása a szennyezési profil hőkezeléssel (T = 1200 ° C, t = 45 perc) az szilíciumrétegekkel termesztett szilícium szubsztrátok erősen adalékolt arzén azt mutatta, hogy a mért értékek a diffúziós koefficiens a dópoló a határterület 3-8-szor magasabb, mint az értékek mély rétegben. Azt találtuk, hogy a kórosan magas értékeit a diffúziós együtthatója nagy sűrűségű macrodefects okozott, ami egy réteget epitaxia egy erősen adalékolt szubsztrát. Ahhoz, hogy megszüntesse ezt a jelenséget általában, mielőtt epitaxia hőkezelt ostya T = 1200 ° C, és a maratás a felület HC1, ami viszont fokozza a szerepe a önadalékolásos (migráció a szennyező a szubsztrátum felületéről a gázkeverék és a későbbi beépítése a szennyeződések be a növekvő réteg) során újraelosztására hogy a növekvő epitaxiális filmet. Így, amikor a növekvő rétegek SiSl4 helyreállítást. még akkor is, ha veszünk intézkedéseket, hogy korlátozza a diffúziót a magasan ötvözött szubsztrát, határfelületi réteg vastagsága 2-3 mikron szinte mindig erősen adalékolt szubsztrát. Így a önadalékolásos folyamat probléma sajátos a epitaxia eljárás segítségével mind a szilícium-tetraklorid-visszanyerési módszert, és eljárást ismertet, amely bomlása szilán, bár az utóbbi esetben lehetséges az éles és p + p és n + -n átmenetek, amelynek szélessége határozza meg az elsősorban diffúziós folyamatok szilárd fázisú.
Ahhoz, hogy csökkentsük a hatását diffúzió a szubsztrátról a növekvő rétege két út lehet használni. Először is, a választott anyag a szubsztrátum dopping amelynek minimális diffúziós együtthatója, például n-típusú aljzat kell adalékolt arzén vagy antimon. Egy másik módja annak, hogy csökken a hőmérséklet a epitaxiális növekedési folyamat, és ezért a választás egy ilyen módszer a növekvő rétegek, amely lehetővé tenné, hogy a munka a minimális hőmérséklet a szubsztrátum. Az ilyen eljárások is lehetővé tenné, és megakadályozzák az önadalékoló mechanizmus, amely, végső soron, megoldaná a problémát, hogy elérjük egy vékony epitaxiális réteg vastagsága 1 mm, és amelynek egyenletes eloszlását az egész vastagsága a szennyező. Egy példa egy ilyen folyamat az, hogy egy kétlépcsős folyamat (beoltás), amikor nukleációs réteg végezzük magas hőmérsékleten, és az alapvető folyamat hőmérsékleten hajtjuk végre 850 ° C-on Egy ilyen eljárás lehetővé teszi, hogy megszabaduljon a diffúzió a szubsztrátról a növekvő réteg és a bevonat a hátsó oldalán a szubsztrát SiO2 és SiC és a grafit szubsztrát jogosultja az önadalékoló, az ilyen eljárás nem lehetséges egy erősen adalékolt epitaxiális rétegekben az átmeneti régió szélessége epitaxiális filmet hordozó 0,1-0 2 mikron.
Azonban, egy kétlépéses folyamat során egy nagyon hosszú idő, hogy növekszik a epitaxiális (néhány óra) használata miatt az alacsony hőmérsékletű, amely egy nagy korlátozás annak használatát tömegtermelése IC.
Így kell keresni módon megszerzésének vékony (1 mikron) szilícium-epitaxiális, amelynek egyenletes a szennyező eloszlását a vastagsága, és amelynek minimális átmenet szélességét réteg epitaxiális filmet hordozó.