Алексей Васильевич Волков - Аппаратные средства микро- и нанотехнологий: электрон. научно-образоват. модуль в системе дистанц. обучения MOODLE

удельное
сопротивление которых может изменяться в широких пределах.
Монокристаллические слитки кремния обычно имеют цилиндрическую
форму.
Полупроводниковые слитки режут тонкими стальными дисками с
алмазной кромкой па пластины, диаметр и площадь которых определяются
диаметром слитка. Чем больше площадь пластины, тем больше элементов
ИМС можно сформировать на пластине, тем на большее число чипов ее
можно разделить, тем больше ИМС можно получить из одной пластины. В
настоящее время для массового производства ИМС выращивают кристаллы
кремния диаметром до 300 мм. На пластине такого диаметра размещается
более 1000 чипов, на каждом из которых можно сформировать до 109
схемных элементов. Таким образом, полученные из одной пластины 1000
ИМС могут содержать до 1012 активных элементов, что в 100 раз больше, чем
нейронов в человеческом мозге (—1010 штук).
Пластина, вырезанная из слитка, не может использоваться для
формирования на ней элементов ИМС, так как ее поверхность имеет
геометрические и структурные дефекты. Их устраняют шлифовкой и
полировкой до 14-го класса чистоты (оптическая полировка). После такой
обработки на поверхности пластины сохраняются локальные впадины и
выступы порядка 50 нм, и становятся эффективными последующие стадии
формирования элементов ИМС методами планарной технологии.
При формировании планарной транзисторной структуры, изображенной,
все

элементы

транзистора

выполняются

воздействием

на

полупроводниковую пластину с поверхности. Сначала вводятся донориые
примеси, образующие изолирующие карманы п-типа, затем акцепторные —
для создания базы (p-типа), и снова доноры — для формирования эмиттера.
Любые примесные атомы нарушают структуру кристалла. Трехкратное
введение примесных атомов искажает кристаллическую структуру в такой

степени, что существенно снижается процент выхода годных транзисторов.
Поэтому до 1965 г. выход годных ИМС на биполярных транзисторах не
превышал 5%. Процент выхода годных был увеличен до 50-70% переходом
па формирование транзисторов в тонком слое монокристаллического кремния, наращенного на пластину. Такой слой называется эпитаксиальным.
Совершенство

эпитаксиального

слоя

не

уступает

совершенству

монокристалла, из которого получена пластина. Если на пластине р-кремния
вырастить эпитаксиальный п-слой, то в нем можно сформировать
изолирующие карманы, структура кремния в которых значительно более
высока, чем в кармане, полученном введением примесных атомов n-типа
непосредственно в пластину p-типа с ее поверхности.
Современные
эпитаксиальных

ИМС

на

биполярных

структурах.

Поэтому

транзисторах
они

получают

называются

на

базовыми

полупроводниковыми структурами.
Эпитаксия — это ориентированное наращивание кристаллических слоев
на монокристаллическую подложку. Если на подложке наращивается
эпитаксиальный слой того же состава и структуры, то такой вид эпитаксии
называется гомоэпитаксией; если иного состава — то гетероэпитаксией. При
изготовлении ИМС на кремнии используют гомоэпитаксию (кремния на
кремнии).

Для

получения

гетеропереходов

(гетероструктур)

оптоэлектрояного назначения используется гетероэпитаксия. Например, на
подложке арсеннда галлия (GaAs) наращивают эпитаксиальный слой
трехкомпонентного соединения AlGaAs.
При любом способе эпитаксии имеются: источники атомов ростового
вещества, среда, в которой эти атомы переносятся к подложке, и подложка.
Если средой переноса является вакуум, то это — вакуумная эпитаксия. В
вакууме атомы обычно переносятся в виде молекулярных пучков. Поэтому
такой вид эпитаксии называется молекулярно лучевой (МЛЭ) или
молекулярно пучковой (МПЭ). Если средой переноса служит газ или пар, то
эпитаксия называется газофазной или парофазной. В на стоящее время

весьма распространена газофазная эпитакcия из паров металлоорганических
соединений (МОС ГФЭ). Наконец, если атомы ростового вещества поступают на подложку из жидкой фазы, то это — жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ).
Уже указывалось, что в нанотехнологии по принципу «снизу вверх»
целесообразно

использовать

механизмы

самоорганизации

получаемых

нанообъектов. Процесс эпитаксии обладает --">