Процес осадження молекул речовини на кристалічну пластину (підкладку) з утворенням плівки, що повторює її структуру, називають епітаксією.

Процес епітаксії може бути прямим і непрямим. При прямому процесі напівпровідниковий матеріал розпилюють і його атоми осідають на підкладці. У непрямому процесі розпилюють хімічні з'єднання напівпровідникового матеріалу, молекули якого дисоціюють, та іони напівпровідника осідають на підкладці, повторюючи її кристалічну решітку.

На практиці застосовують два методи створення кремнієвого епітаксіаль-ного прошарку: відновлення кремнію з його тетрахлориду воднем та термічне розкладання з'єднань кремнію (піроліз).

У процесі нарощування епітаксіальний прошарок кремнію можна легувати донорними та акцепторними домішками. При цьому у кварцовий реактор, де розміщена монокристалічна підкладка, разом із парами SiCI₄ та молекулами Н₂ подають газоподібні з'єднання водню з миш'яком (AsH₃), фосфором (РН₃) або бором (В₂Н₆). Підкладки у кварцовому реакторі кріплять на графітовій основі. Нагрів здійснюється індукційними струмами високої частоти.

Процес термічного розкладання з'єднань кремнію протікає при температурах на 150-200 К менших, ніж відновлювальний процес. У реакції піролізу

виділяється атомарний кремній, який осідає на монокриста-

лічній підкладці.

Розрізняють однопрошаркові та багатопрошаркові епітаксіальні структури кремнію.

Однопрошаркові структури діаметром 26-40 мм являють собою кремнієву монокристалічну пластину завтовшки 0,2 мм, покриту епітаксіальною кремнієвою плівкою завтовшки від 8 до 15 мкм.

У багатопрошаркових структур плівка нарощується з двох боків пластини.

Основу пленарної технології становлять уже відомі процеси:

1) окислення кремнієвої підкладки з метою захистити її поверхню плівкою двоокису кремнію (іноді як захисну плівку використовують інший діелектрик, наприклад нітрид кремнію Si₃N₄);

2) перетворення захисної плівки в маску заданої конфігурації за допомогою фотолітографії;

3) дифузія легованих домішок у верхній шар підкладки через вікна у масці.

Планарна технологія дає змогу отримувати у підкладці або в епітаксіаль-ному прошарку леговані області, що вимірюються одиницями мікрометрів.

Виготовлення напівпровідникової мікросхеми починається з формування у підкладці ізольованих областей («карманів»), Існують різні способи отримання та ізоляції таких областей.

Технологічний процес складається з десяти етапів:

1) на монокристалічну кремнієву пластинку p-типу завтовшки 0,2-0,4 мм нарощують епітаксіальний прошарок кремнію η-типу завтовшки 15-200 мкм;

2) при нагріванні у кисневому середовищі на поверхні епітаксіального прошарку утворюється плівка діоксиду кремнію Si0₂;

3) у центрифузі або за допомогою пульверизатора на поверхню оксидної плівки наносять фоторезист;

4) на висушену багатопрошаркову пластину накладають скляний фото-шаблон із заданим мікромалюнком та здійснюють експозицію фоторезисту в ультрафіолетовому світлі;

5) фотошаблон знімають; засвічений фоторезист має змінену структуру;

6) спеціально підібраним розчинником засвічені ділянки фоторезисту та розташовану під ними плівку діоксиду кремнію розчиняють, оголюючи епітаксіальний прошарок;

7) розчинником, який не діє на плівку діоксиду кремнію, змиваються залишки фоторезисту;

8) у газовому середовищі здійснюють дифузію акцепторної домішки у відкриті ділянки епітаксіального прошарку;

9) під дією акцепторної домішки оголені ділянки епітаксіального прошарку змінюють тип електропровідності (η-тип на p-тип); ділянки, захищені плівкою діоксиду, зберігають електропровідність п-типу;

10) змивають захисну плівку діоксиду кремнію.

Пластина зі сформованими «карманами» надходить на наступні, передбачені технологією, операції.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020