Эпитаксиальные методы выращивания монокристаллических слоев

Слово эпитаксия означает «упорядочение». Эпитаксия — это ориентированный рост слоёв, кристаллическая решетка которых повторяет структуру подложки. Материал подложки в процессе выращивания играет роль затравочного кристалла.

Эпитаксиальный процесс выращивания тонких монокристаллических слоев на монокристалличсских подложках отличается от выращивания монокристаллов методом Чохральского, тем, что рост кристалла происходит при температуре ниже температуры плавления.

Из большого числа методов проведения эпитаксии в производстве кремниевых СБИС наибольшее применение нашли два метода:

• — кристаллизация из парогазовой смеси (Г1ГС);
• — конденсация молекулярных пучков в вакууме (молекулярно-лучевая эпитаксия — МЛЭ).

Если материал слоя и подложки идентичен (например, кремний выращивают на кремнии), такой процесс называют автоэпитаксиальным.

Если же материал слоя и подложки различаются (например, Al_xGai__xAs выращивается на GaAs), процесс называется гетероэпитаксиальным. Однако при гегероэнитаксии кристаллическая структура слоя и подложки должна быть сходной для обеспечения роста монокристаллического слоя.

Основные преимущества эпитаксиальных слоёв перед материалом подложки следующие:

• — применение эпитаксиальных слоёв на подложке, часто содержащей один или несколько скрытых слоёв, предоставляет разработчику приборов возможность изменения профиля легирования в приборной структуре в гораздо более широких пределах, чем это возможно при использовании диффузии и ионной имплантации;
• — физические свойства эпитаксиальных слоёв отличаются от свойств материала подложки. Например, эпитаксиальные слои обычного не содержат кислород и углерод, чего нельзя достичь в кремнии, выращенном из расплава (метод Чохральского).