61. Эпитаксиальные методы выращивания монокристаллов

Существует целый ряд методов получения эпитаксиальных монокристаллических пленок, из которого принято выделять следующие группы: 1) осаждение из жидких растворов (жидкостная эпитаксия); 2) конденсация из газовой фазы (газовая эпитаксия); 3) конденсация из паровой фазы.

Термин эпитаксия означает наращивание кристаллографически ориентированных монокристаллических слоев на монокристаллические подложки или друг на друга. Монокристаллическая подложка в процессе выращивания играет роль затравочного кристалла. Можно выделить два вида эпитаксии: гомоэпитаксию (автоэпитаксию) и гетероэпитаксию. Гомоэпитаксия — это наращивание монокристаллической пленки на подложку из того же вещества, что и пленка. Гетероэпитаксия — это наращивание пленки на инородную подложку.

Замена объемных кристаллов эпитаксиальными пленками позволила повысить выход годных приборов, сократить длительность операций, снизить их себестоимость.

К основным преимуществам эпитаксиальной технологии можно отнести следующее:

Эпитаксиальное наращивание полупроводниковых пленок осуществляется, как правило, при температурах более низких, чем температуры получения объемных монокристаллов. При этом упрощается контроль над процессом кристаллизации и обеспечивается лучшая воспроизводимость свойств. Понижение температуры роста сопровождается замедлением диффузии примесей (в том числе и загрязняющих) в процессе получения эпитаксиальных пленок. В итоге улучшаются выходные параметры полупроводниковых материалов.

Эпитаксиальные методы роста позволяют достаточно просто осуществлять легирование монокристаллических пленок непосредственно в процессе их выращивания, обеспечивают однородное распределение легирующих элементов в пленках, дают возможность выращивать резкие p−n-переходы со скачкообразно меняющейся концентрацией. Применение эпитаксиальных слоев на подложке предоставляет разработчику приборов возможность изменения профиля легирования в изготовляемой структуре в гораздо более широких пределах, чем это возможно при использовании диффузии или ионной имплантации.

Существенной особенностью эпитаксиального наращивания из газообразной фазы является возможность осаждения чистого материала на сильно легированных подложках.

С другой стороны, для ряда приложений (например, для изготовления транзисторов) необходимы тонкие эпитаксиальные слои полупроводниковых соединений на высокоомных подложках. Эпитаксиальные методы позволяют это довольно просто реализовать.