Физико-химические основы технологии электронных средств. Смирнов В.И. - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

21
к основному потоку; упорядочение адсорбированных атомов
в кристаллическую решетку. Результирующая скорость роста эпитаксиального
слоя определяется самой медленной стадией из приведенных выше.
В равновесных условиях все процессы протекают с одинаковой скоростью
и эпитаксиальный слой растет равномерно.
Среди наиболее распространенных методов формирования эпитаксиаль-
ных слоев кремния основными являются два: хлоридный и силановый. В осно-
ве хлоридного метода лежит химическая реакция восстановления кремния из
тетрахлорида кремния SiCl
4
водородом. Процесс осуществляют в горизонталь-
ных или вертикальных реакторах в проточной системе. Взаимодействие тетра-
хлорида кремния с водородом описывается химической реакцией
SiCl
4
+ 2H
2
→ Si + 4HCl.
Реакцию осуществляют при температурах 1000−1250 °С. Реально реакция про-
исходит в пять стадий с образованием промежуточных продуктов SiHCl
3
и SiCl
2
. Скорость роста эпитаксиального слоя зависит от температуры процесса
и ряда других технологических факторов и обычно находится в диапазоне
от 0,5 до 1,5 мкм/мин. Указанная выше реакция (точнее, все ее составляющие)
обратима. Это означает, что при определенных условиях, например, когда тем-
пература реакции выходит за пределы некоторого рабочего интервала, скорость
роста становится отрицательной, то есть вместо роста эпитаксиального слоя
идет его травление парами HCl.
Скорость роста эпитаксиального слоя зависит от кристаллографической
ориентации подложки. Она минимальна для ориентации (111). При небольших
отклонениях от этой плоскости в направлении (110) скорость роста линейно
увеличивается при возрастании угла отклонения, составляя примерно 5 %
на один градус для температуры 1200−1250 °С. В целом ориентационная зави-
симость скорости роста обусловлена обратимостью реакции восстановления
тетрахлорида кремния водородом.
Легирование эпитаксиального слоя в хлоридном методе осуществляют
путем добавления в газ-носитель галоидных соединений легирующих приме-
сей, например, PCl
3
, BCl
3
или BBr
3
. Кроме галоидных соединений примесей мо-
гут быть использованы гидридные соединения бора, фосфора или мышьяка (
диборан В
2
Н
6
, фосфин PH
3
, арсин AsH
3
).
При получении эпитаксиальных слоев кремния наряду
с целенаправленным легированием следует учитывать влияние процесса авто-
легирования примесями, содержащимися в подложке. Механизмы этого про-
цесса могут быть различны: диффузия в твердой фазе из подложки в растущий
слой; непосредственный перенос примесей через газовую фазу; перенос приме-
сей в связанном виде при химическом взаимодействии компонентов парогазо-
вой смеси с подложкой (например, при образовании летучих хлоридов примес-
ного элемента). Наиболее существенным при высоких температурах является
механизм диффузии в твердой фазе.

Страницы