Эпитаксия – это весьма интересный процесс, который заключается в нарастании одной кристаллической породы на другой. По сути – это самый настоящий рост одного кристалла, который происходит на поверхности второго. Если смотреть на этот процесс с сугубо объективной стороны, то рост любого кристалла стоит называть эпитаксиальным. Каждый слой, который накладывается на один кристалл, имеет свой собственный состав, лишь немного отличаясь от предыдущего.
Навигация:
- Методы эпитаксии
- Молекулярная эпитаксия
- Молекулярно-лучевая эпитаксия
- Газофазная эпитаксия
- Жидкофазная эпитаксия
Различить гетероэпитаксию не так легко, делается это при помощи вещества из подложки, и кристалла, который является вторым по значимости. При помощи такого процесса, как эпитаксия производится изготовление интегральных преобразователей, структура которых основывается на сапфире и кремне. Существует также такое понятие, как ориентировочный рост, которое означает приблизительный анализ роста кристалла.
Процесс эпитаксии сам по себе имеет большое количество аспектов, которые стоит учитывать, перед тем как проделывать подобную операцию. Если же говорить о самом легком методе осуществления эпитаксии, то проделывается он только в том случае, если разница между постоянными решетками не превышает показатель в 10 процентов. Если же расхождение решеток значительно больше, то упакованные направления и плоскости соприкасаются максимально сильно, из-за чего могут возникать определенные неполадки.
Особенностью данного процесса также является то, что определенная часть плоскостей некоторых решеток не может иметь продолжения в другой. Конечные точки таких оборванных плоскостей представляют собой дислокацию несоответствия, которая образуется лишь при точном схождении таких условий.
Чтобы процесс эпитаксии был максимально качественным и надежным, суммарная энергия грани, должно состоять исключительно из таких участков, как: кристалл-среда, подложка-среда и подложка-кристалл. В таком случае, удается добиться минимального уровня всех этих показателей, что обеспечивает качественное проведение такого процесса, как эпитаксия.
Эпитаксия – это один из наиболее распространенных процессов в технологиях полупроводниковых приборов, которые взаимно связаны с интегральными системами. Из этого можем сделать вывод, что эпитаксия – это один из наиболее надежных процессов, который редко приводит к каким-то сбоям в работе.
Методы эпитаксии
Эпитаксия – это процесс, который имеет огромное количество граней и направлений. Именно поэтому, есть огромное количество методов эпитаксии, каждый из которых имеет определенные нюансы и предназначен для работы в определенной среде.
Сейчас мы рассмотрим наиболее распространенные методы эпитаксии, которые на данный момент являются наиболее применяемыми во всех отраслях:
- Газофазная эпитаксия
- Жидкофазная эпитаксия
- Молекулярно-лучевая эпитаксия
- Молекулярная эпитаксия
Каждый из этих методов, имеет свое предназначение и используется в какой-то из отраслей. Стоит отметить, что все они являются максимально надежными и проделывать их стоит в любом случае. Подробнее об этих методах вы сможете узнать в следующих разделах, а сейчас мы рассмотрим главные преимущества такого процесса, как эпитаксия.
Преимущества эпитаксии:
- Возможность применения данного процесса практически во всех отраслях
- Высокие показатели производительности
- Улучшение качества продукции, которая проходит процесс эпитаксии
- Отсутствие каких-то сложных элементов в системе, из-за чего проведение процесса становится намного проще
- Высокое качество обработки
Недостатки эпитаксии:
- Временный эффект, из-за чего требуется повторный процесс эпитаксии
- Определенные сложности в процессе обработки
Как видим, преимуществ в этом процессе значительно больше, из чего мы можем сделать вывод, что процесс эпитаксии действительно стоящий, и его можно использовать в определенных целях.
Молекулярная эпитаксия
Молекулярная эпитаксия – это один из самых распространенных методов проведения данного процесса. Такой тип эпитаксии заключается в активной работе молекул внутри компрессора, которые позволяют доводить его до максимальной точки загруженности.
Молекулярная эпитаксия на данный момент стала наиболее распространенной на серийных производствах, где требуется наиболее надежный метод, который не выдает никаких сбоев и работает в штатном режиме. Не стоит забывать, что и в таком процессе есть определенные нюансы, на которые в любом случае стоит обращать свое внимание. Главное – это следовать инструкции по эксплуатации, так как только в таком случае, можно будет использовать этот метод в полной мере, получив от него максимум пользы. Главным преимуществом молекулярной эпитаксии, является скорость проведения данного процесса. В отличие от других методов, молекулярный компрессор позволяет доводить уровень производительности до наиболее высокой отметки, вследствие чего значительно ускоряется скорость проведения данного процесса.
Молекулярно-лучевая эпитаксия
Молекулярно-лучевая эпитаксия – это постепенный эпитаксиальный рост, в условиях высокого и сверхвысокого вакуума. Такой тип эпитаксии позволяет производить рост различных гетероструктур, причем делать это в соответствии с заданной толщиной с гладкими гетерограницами и с нужными показателями легирования, которые указываются еще до начала самого процесса.
Стоит помнить, что для начала процесса эпитаксии, обязательно нужные специальные подложки, которые должны быть максимально очищенными и защищёнными атомарногладкой поверхностью. Технология такого метода заключается в осадке испаренного вещества, которое находится внутри молекулярного источника. Этот осадок происходит прямиком на кристаллическую подложку, выполняющую роль чистой и надежной поверхности для проведения этого процесса. По сути, сама идея подобного процесса максимально проста, но в плане её реализации возникает огромное количество спорных моментов, так как в техническом плане все это проделать весьма проблематично. Существует три ключевых критерия, которые в любом случае должны быть сдержаны:
- Чистота материала, который подается испарению, должна быть 100 процентов
- Наличие молекулярного источника, который сможет производить испарение тугоплавких веществ
- В рабочей камере агрегата, должен в любом случае поддерживаться сверхвысокий вакуум, без которого данный процесс будет попросту невозможным
Газофазная эпитаксия
Газофазная эпитаксия – это процесс, при помощи которого удается получать определенное количество эпитаксиальных слоев при помощи полупроводникового осаждения из газовой фазы. Такой процесс чаще всего применяется в германиевых и кремниевых технологиях, где требуется постоянное проведение эпитаксии.
Такой процесс может функционировать лишь при пониженном давлении в специальном секторе реактора, который может быть как горизонтальным, так и вертикальным. Далее реакция продолжает свое движение на поверхность, достигая уровня подложек, которые уже нагреты до температуры от 400 до 1200 градусов. Что касается нагрева подложек, то происходит этот процесс при помощи инфракрасного излучения, без которого нагревать такой материал до высоких показателей температуры было-бы весьма проблематично. Сейчас мы рассмотрим два наиболее распространенных способа, для осуществления газофазной эпитаксии:
- Пиролитическое разложение моносилана
- Водородное восстановление тетрахлорида кремния
Оба метода являются эффективными, но имеют определенные аспекты, на которые обязательно стоит обращать свое внимание.
Жидкофазная эпитаксия
Жидкофазная эпитаксия – такой процесс чаще всего применяется для того, чтобы производить полупроводниковое соединение таких элементов, как монокристаллический кремний. Изготовление рабочей шихты происходит из специального вещества, которое наращивается несколькими слоями. В каждом из слоев есть определенные примеси газов, которые могут влиять не только на качество, а еще и стойкость готовой продукции.
Такой процесс проводится в атмосфере, где главным элементом является азот и водород, которые активно взаимодействуют между собой. После того, как создается специальный расплав, он качественно наносится на поверхность подложки, в процессе чего удаляются различные загрязнения и дефекты.
