7. Эпитаксия. Гетероэпитаксия, автоэпитаксия. Схема реактора и протекание процесса. Дефекты эпитаксиальных слоев.

Эпитаксия- это процесс осаждения атомарного кремния на монокристаллическую кремниевую пластину, при котором получают пленку, являющуюся продолжением структуры пластины. Практическое значение имеет случай, когда легированная эпитаксиальная пленка выращивается на легированной пластине, т.е. когда одновременно с атомами кремния в росте кристалла учувствуют и атомы легирующего элемента. При различных типах примеси в пластине и в выращиваемой пленке на границе их раздела образуется p-n-переход. Таким образом, в эпитаксиально-планарных структурах тонкий эпитаксиальный слой содержит элементы ИМС, а подложка толщиной около 500 мкм играет конструкционную роль. В отличии от диффузионного и ионного , эпитаксия дает возможность получать слои в широком диапазоне удельных сопротивлений, не зависящих от сопротивления пластины.

Виды, в зависимости от агрегатного состояния источника атомов полупроводника и примеси для растущей пленки различают эпитаксию из:

1)газовой

2)жидкой

3)твердой фаз

При гетероэпитаксии осуществляют ориентированный рост вещества, отличающегося по химическому составу от вещества пластины. Если пластина – изолирующий материал, то конечной целью гетероэпитаксии является обеспечение взаимной изоляции элементов структуры, формируемой в эпитаксиальном слое. Гетероэпитаксия на изолирующих пластинах получила широкое применение в производстве МДП-структур и особенно КМДП-структур. Основными условиями совместимости материалов пластины и эпитаксиального слоя, является близость параметров кристаллической решетки, согласование по коэффициенту термического расширения и отсутствие химического взаимодействия.

Гомоэпитаксия (автоэпитаксия)

Эпитаксия вещества на монокристаллической подложке из такого же в-ва. Подложка и эпитаксиальный слой при гомоэпитаксии (в отличие от гетероэпитаксии) могут отличаться друг от друга только примесным составом.

9. Термическое вакуумное напыление: Упрощенная схема внутрикамерного устройства. Основные преимущества и недостатки метода. Факторы определяющие структуру и свойства получаемый тонких пленок.

1 – нагреватель подложки

2 – подложка с нагревателем

3 – вакуумная камера

4 – заслонка

5 – испаритель

В вакууме испаряемое вещество нагревается до температуры, при которой кинетическая энергия становится достаточной для отрыва атомов от поверхности. Они распространяются по вакуумному пространству. В вакууме скорость отрыва атомов от поверхности меньше, и испарение проходит быстрее. Также в вакууме другие параметры пленок.

При определенном давлении атомный поток движется прямолинейно и осаждается на подложке

В вакуумной камере находится испаритель. Испаряемое вещество поступает в испаритель и молекулы оседают на подложке. На начальном этапе, до достижения рабочих температур, процесс испарения прекращается во избежание загрязнения подложки. Нагрев подложки до начала нанесения пленки необходим для удаления с подложки возможных загрязнений.

При достижении необходимой температуры заслонка отодвигается. Затем заслонка закрывается, прекращая поток испаряемого вещества. В камере устанавливаются нормальные температура и давление.

10. Упрощенная схема установки и осуществление процесса магнетронного напыления. Предложите схему установки для получения проводящих пленок сложного состава: подслой – ванадий V, токоведущий слой – медь Cu, защитный слой – золото Au.

Это усовершенствованный метод катодного напыления. Создан для повышения скорости осаждения пленок.

Процесс нанесения пленок аналогичен катодному, но процесс должен происходить при наложении скрещенных электр. И магнитных полей. Этим достигается локализация плазмы у поверхности катода. Наиболее распрастронение получила коаксиальная система. В результате этого электроны испытывают многократн. Столкновения до того как полностью утратят совою энергию –> увеличение процесса -> увеличение интенсивности бомбардировки мишени - - увеличение сукорости роста пленки

Рабочие параметры-

1)напряжение на электродах

2)I разряда

3)Индуктивность магнитного поля

4)Рабочее давление

Такие магнетронные системы широко распространены в вакуумных системах