21 (660)

Wytwarzanie warstw i struktur półprzewodników złożonych (LPE, HVPE, MOYPE)

Epitaksia - proces wzrostu monokrystalicznej warstwy na monokrystalicznym podłożu

Szybkość wzrostu warstw epitaksjalnych zależy od:

•    temperatury

•    przesycenia (lub przechłodzenia) w fazie, z której jest prowadzony proces wzrostu,

•    rodzaju stosowanego podłoża.

Termin „epitaksja” wprowadził Royer w 1928 r.

Rola podłoża w procesie epitaksji

Właściwości podłoża:

-    strukturalne, mechaniczne, orientacja

-    stan i sposób przygotowania powierzchni przed procesem epitaksji wpływają na proces krystalizacji osadzanej warstwy i jej właściwości

Struktura i orientacja podłoża wpływa na strukturę i orientacje krystalograficzną warstwy epitaksjalnej

Najczęściej struktura i orientacja warstwy epitaksjalnej odtwarzają dokładnie strukturę i orientację podłoża

Osadzanie warstw epitaksjalnych

Wysoka jakość warstw (o grubości ~ 0,5 nm -s-100 mm) osadzanych na podłożach monokrystalicznych wysokiej jakości

Aby minimalizować naprężenia, struktura krystaliczna warstwy i podłoża musi być ~ taka sama (lub bardzo zbliżona)

Różny poziom domieszkowania warstwy i podłoża

Terminologia:

-    Homoepitaksja: taka sama struktura krystaliczna warstwy i podłoża (np. Si/Si)

-    Heteroepitaksia: różne struktury krystaliczne warstwy i podłoża (SiGe/Si)

-    Uważano, że epitksja jest możliwa jeżeli Aa_s./a_s < k-0,1%.

Heteroepitaksja (SiGe/Si)

Wzrost naprężonych warstw tzw. wzrost pseudomorficzny (h_c- grubość krytyczna)

Warstwy nie naprężone => powstają dyslokacje pogarszające działanie przyrządów

Heteroepitaksja - rola naprężeń

Warstwa    f-f-f^-?

pseudomoriicznlp—w^—lp"Hll (naprężona)    U_L|

Energia naprężeń A_JL_'

rośnie z grubością qr j y T warstwy

/ = —^£-= mismatch

a_s

Schematyczny rysunek osadzania warstwy: nie naprężonej (a) i naprężonej (b)

d_s - stała sieci podłoża

dj - stała sieci warstwy

dyslokacje 1--V* | <.

Dyslokacje

uwalniają

energię    _J——    j

naprężeń    podłoże