Ў з б е к и с т о н р е с п у б л и к а с и Олий ва Ўрта махсус таълим вазирлиги Абу Райҳон Беруний номидаги

Кремний эпитаксиясининг гидрид усули

Эпитаксия жараёнини хлор усули ёрдамида ўтказилганда тагликнинг ҳарорати 1200⁰С атрофида бўлади. Бундай ҳароратда кучли легирланган тагликдан киришмалар кучсиз легирланган эпитаксиал қатламга сезиларли диффузияланади. Бу ҳодиса автолегирлаш дейилади ва у киришмалар тақсимотига салбий таъсир қилади. Бу таъсирни камайтириш мақсадида ё диффузия коэффициенти кичик бўлган киришмалардан фойдаланилади, масалан:фосфор P ўрнига сурьма Sb ёки маргимуш As, ё жараён ҳароратини камайтириш керак бўлади.

Кремний эпитаксияси жараёнида ҳароратни 1000^о С гача камайтириш имконияти гидрид усулидан фойдаланилганда амалга ошади. Гидрид усулининг моҳияти моносилан SiH₄ ни пиролиз қилишдир. Шу сабабли бу усул силан усули ҳам дейилади.
Гидрид усулида моносилан SiH₄ ҳарорат таъсирида парчаланади ва бу реакция

кўринишга эга бўлади ва эркин кремний ҳарорати 1000^оС гача камайтирилган тагликка ўтиради. Бу эса тагликдан киришмалар диффузиясини амалда йўқ қилади ва легирловчи киришмалари бир хил тақсимланган эпитаксияли қатлам ўсишини таъминлайди.
Гидрид усули қуйидаги шароитда ўтказилади:

1. 
   Ўтқазишнинг оптимал ҳарорати 10501100⁰С.
   
2. 
   Манба сифатида 45% SiH₄ ва 95 96% юқори тозаликдаги инерт газлари ёки водороддан ташкил топган манба қўлланилади.
   

1. 
   Ўтқазиш вақтида водороддаги моносилан SiH₄ нинг концентрацияси 0,050,1%.
   
2. 
   Газ оқимининг тезлиги 3050 см/с.
   

Бу шартлар бажарилганда ўсиш тезлиги 0,2 дан 2 мкм/мин гача ўзгаради.
Эпитаксияли қатлам ўстириш қурилмалари (реакторлари). Эпитаксияли қатлам ўстириладиган қурилмалар - реакторлар конструкция жиҳатидан асосан 2 турли бўлади: горизонтал ва вертикал.
Горизонтал реакторлар энг оддий конструкцияга эга. Буғ- газ аралашмасининг оқими таглик ушлагичга параллел ҳаракатланиб, пластина устидан оқиб ўтади ва бунда оқимнинг концентрацияси борган сари камайиб боради. Тагликларда ҳосил бўлган зпитаксияли қатламларнинг қалинлиги ва солиштирма қаршилиги вақтга боғлиқ ҳолда ўзгариб боради. Ҳамма тагликларда эпитаксияли қатламлар бир хил қалинликда ўсиши ва бир хил солиштирма қаршиликка эга бўлиши учун иккита усулдан фойдаланилади: таглик ушлагич газ оқими йўналишига маълум бир бурчак остида ўрнатилади, ёки таглик ушлагичнинг узунлиги бўйича газ тақсимлагичдан фойдаланилади (5.1-расм).
Г
оризонтал реакторларда керакли шароитларни ҳосил қилиб параметрлари бир хил бўлган эпитаксиал қатлам ўстириш анча мураккаб. Вертикал реакторлар конструкцияси ўқ симметрияли бўлганлиги сабабли буғ-газ аралашмасини қиздириш ва оқими учун энг яхши шароит яратиб беради. Вертикал реакторларда тагликлар ўқ симметриясига асосан айлантириб турилади. Бу эса иссиқлик ва газдинамикали майдонларни бир хил ушлаб туришга ёрдам беради. 5.2-расмда мана шундай қурилманинг принципиал схемаси кўрсатилган. Тетрахлорид кремнийли ёки легирловчи қўшимчалар билан биргаликдаги – SiCl₄+BBr₃ ёки SiCl₄+PCl₃ аралашмали идиш SiCl₄ нинг ҳароратини ўта юқори аниқликда ушлаб турадиган термостатга жойлаштирилади. Одатда бу ҳарорат 0^оС атрофида бўлади, чунки SiCl₄ – ўта учувчан суюқликдир. Кислород ва намликдан тозалаш мақсадида платина ёки палладий диафрагмалари орқали ўтказилган водород системага 1 кран ва унинг сарфини ўлчаб турувчи ротаметр орқали берилади. 2, 3, 4 - кранлар ёпиқ туради. Кремнийли тагликлар 1000 – 1200^оС гача қиздирилади ва водород оқимида сиртлари тозаланади. 1 кран ёпилади ва 2, 3 - кранлар очилади. Водород SiCl₄ идиши орқали ўтказилиб, SiCl₄ буғи билан тўйинтирилади ва у реакторда элементар кремнийгача тикланади. Реакция маҳсулотлари - SiCl₄, H₂, HCl ва бошқалар очиқ 5 кран орқали скрубберга чиқариб юборилади. У ерда заҳарли газлар ажратиб олиниб, водород алангасида ёқиб юборилади.
З
амонавий саноат қурилмаларида, масалан УНЭС-2П-КА да эпитаксия жараёни асосан ЭҲМ ёрдамида бошқарилади, оператор фақат пластиналарни юклаш ва олиш билангина шуғулланади.
5.2-расм. Кремнийни эпитаксия қилиш учун вертикал қурилма схемаси