Физико-химические основы технологии электронных средств. Смирнов В.И. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

18
Парофазная, жидкофазная и твердофазная эпитаксия
При парофазной эпитаксии атомы полупроводника переносятся непо-
средственно от источника к монокристаллической подложке
без промежуточного взаимодействия путем испарения, сублимации, распыле-
ния и так далее. Количество атомов или молекул, осевших на подложке, суще-
ственно зависит от температуры подложки, состояния ее поверхности, химиче-
ской природы осаждаемых атомов, их кинетической энергии и угла падения, а
также других технологических факторов.
Кинетика процесса кристаллизации в значительной степени зависит
от способности адсорбированных атомов мигрировать по поверхности подлож-
ки. Если бы оседающие на поверхность подложки атомы связывались с ней в
точках соприкосновения, то всегда образовывался бы аморфный пористый слой
вещества. Для холодной подложки так обычно и происходит. В случае нагретой
подложки атомы перемещаются (мигрируют) по поверхности. Важную роль
здесь играет то обстоятельство, что поверхность подложки имеет определенный
потенциальный рельеф, соответствующий расположению атомов в узлах
ее кристаллической решетки. Для реальной поверхности строгое чередование
потенциальных барьеров и ям нарушается вследствие влияния поверхностных
структурных дефектов таких, как поверхностные вакансии, адсорбированные
атомы и ступеньки, обусловленные выходом на поверхность краевых или вин-
товых дислокаций. Обычно эти поверхностные дефекты приводят
к возникновению более глубоких потенциальных ям.
Атомы осаждаемого вещества при столкновении с подложкой могут по-
падать в потенциальные ямы. В результате флуктуаций тепловой энергии (осо-
бенно при повышенных температурах подложки) они могут переходить
в соседние потенциальные ямы и, таким образом, мигрировать по поверхности,
а при достаточно высокой энергии повторно испаряться. Попав в более глубо-
кую потенциальную яму, обусловленную структурным дефектом, атом уста-
навливает прочную связь с соседними атомами кристалла. К этому атому при-
соединяются другие атомы, образуется зародыш и, в конечном итоге, происхо-
дит достраивание атомной плоскости.
Таким образом, начальный этап роста эпитаксиального слоя характеризу-
ется образованием зародышей, которые повторяют кристаллическую структуру
подложки. Рост этих зародышей (увеличение их размеров) приводит к образо-
ванию островковой структуры. Островки затем сливаются, образуя сплошной
эпитаксиальный слой.
Образование зародыша новой фазы сопровождается изменением свобод-
ной энергии ∆G, что обусловлено появлением дополнительной поверхности S
n
и объема новой фазы V. В предположении сферической формы зародыша,
а также отсутствия электрических полей и зарядов этот процесс можно описать
уравнениями:

Страницы