WikiDer > Селективная эпитаксия

Selective area epitaxy

Селективная эпитаксия это местный рост эпитаксиальный слой через узорчатый аморфный диэлектрик маска (обычно SiO2 или же Si3N4) на хранение полупроводник субстрат. Условия выращивания полупроводников выбираются так, чтобы обеспечить эпитаксиальный рост на экспонированной подложке, но не на диэлектрической маске.[1] SAE может выполняться различными методами эпитаксиального роста, такими как молекулярно-лучевая эпитаксия[2] (MBE), эпитаксия из паровой фазы металлоорганических соединений (MOVPE)[1] и химико-лучевая эпитаксия (CBE).[3] По SAE, полупроводник наноструктуры Такие как квантовые точки и нанопровода можно выращивать на предназначенных для них местах.[2]

Концепции

Маска

Маска, используемая в SAE, обычно представляет собой аморфный диэлектрик, такой как SiO2 или SiN4, который нанесен на полупроводниковую подложку. Узоры (отверстия) в маске изготавливаются стандартными микротехнология техника литографии и травления. Для изготовления масок SAE можно применять различные методы литографии и травления. Подходящие методы зависят от размера элемента рисунка и используемых материалов. Электронно-лучевая литография широко используется благодаря нанометровому разрешению. Маска должна выдерживать условия высокотемпературного выращивания полупроводников, чтобы ограничить рост узорчатыми отверстиями в маске.[4]

Селективность

Селективность в SAE используется для выражения роста на маске. Селективность роста проистекает из того свойства, что атомы не способствуют прилипанию к маске, т.е. коэффициент прилипания. Коэффициент прилипания может быть уменьшен путем выбора материала маски, имеющего более низкий поток материала и более высокую температуру роста. Высокая селективность, т.е. отсутствие роста на маске.[5]

Механизм роста

Механизм эпитаксиального роста при SAE можно разделить на две части: рост до уровня маски и рост после уровня маски.

Рост до уровня маски

До уровня маски рост ограничивается только отверстием в маске. Рост начинает выходить за пределы кристалла подложки, следуя рисунку маски. Выращенный полупроводник имеет структуру рисунка. Это используется в селективной эпитаксии с использованием шаблона (TASE), где глубокие узоры в маске используются в качестве шаблона для всей полупроводниковой структуры, и рост останавливается до уровня маски.[6]

Рост после уровня маски

После уровня маски рост может выходить за пределы любого направления, потому что маска больше не ограничивает направление роста. Рост продолжается в направлении, которое энергетически выгодно для расширения кристалла в существующих условиях роста. Рост называется фасеточным, поскольку кристалл способствует образованию граней. Таким образом, в полупроводниковых структурах, выращенных методом SAE, видны четкие кристаллические грани. Направление роста, а точнее, скорости роста различных граней кристалла можно регулировать. Температура роста, соотношение V / III, ориентация рисунка и форма рисунка - это свойства, которые влияют на скорость роста граней. Регулируя эти свойства, можно спроектировать структуру выращенного полупроводника. Нанопроволоки, выращенные методом SAE, и эпитаксиальные латеральные заращенные структуры (ELO) являются примером структур, созданных в условиях роста SAE. При росте нанопроволоки скорость роста боковых граней подавляется, и структура растет только в вертикальном направлении.[4] В ELO рост инициируется в отверстиях маски, и после уровня маски рост продолжается латерально по маске, в конечном итоге соединяя выращенные полупроводниковые структуры вместе. Основной принцип ELO - уменьшить дефекты, вызванные несоответствием решеток подложки и выращенного полупроводника.[7]

Факторы, влияющие на SAE

  • Температура роста
  • Соотношение V / III
  • Выбор материала маски
  • Ориентация окна
  • Соотношение маски и окна
  • Качество маски
  • Форма узора

Методы

SAE может быть достигнута с помощью различных методов эпитаксиального роста, которые перечислены ниже.

Приложения

Рекомендации

  1. ^ а б Стрингфеллоу, Джеральд Б. (2014). Металлоорганическая эпитаксия из паровой фазы: теория и практика. Elsevier Science. ISBN 978-0-08-053818-1. OCLC 1056079789.
  2. ^ а б Асахи, Хадзиме Хераусгебер. Хорикоши, Ёсидзи Хераусгебер. (15 апреля 2019 г.). Молекулярно-лучевая эпитаксия: материалы и приложения для электроники и оптоэлектроники. ISBN 978-1-119-35501-4. OCLC 1099903600.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ Дэвис, G.J .; Скевингтон, П.Дж .; French, C.L .; Форд, Дж. (Май 1992 г.). «Селективный рост площади полупроводников соединений AIIIBV методом химической лучевой эпитаксии». Журнал роста кристаллов. 120 (1–4): 369–375. Bibcode:1992JCrGr.120..369D. Дои:10.1016 / 0022-0248 (92) 90420-н. ISSN 0022-0248.
  4. ^ а б «Формирование наноструктур InP методом селективной эпитаксии». Дои:10.1021 / acsnano.9b02985.s001. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ Ван Канегем, Том; Моэрман, Ингрид; Демейстер, Пит (январь 1997 г.). «Селективный рост площади на плоских замаскированных подложках InP методом парофазной эпитаксии из металлоорганических соединений (MOVPE)». Прогресс в выращивании кристаллов и изучении материалов. 35 (2–4): 263–288. Дои:10.1016 / s0960-8974 (98) 00003-5. ISSN 0960-8974.
  6. ^ Schmid, H .; Borg, M .; Moselund, K .; Cutaia, D .; Риэль, Х. (29 сентября 2015 г.). "(Приглашено) Селективная эпитаксия с использованием шаблона (TASE) наноразмерных устройств III-V для гетерогенной интеграции с Si". Расширенные тезисы Международной конференции по твердотельным приборам и материалам 2015 г.. Японское общество прикладной физики. Дои:10.7567 / ssdm.2015.d-4-1.
  7. ^ Olsson, F .; Се, М .; Lourdudoss, S .; Prieto, I .; Постиго, П. А. (ноябрь 2008 г.). «Эпитаксиальное латеральное разрастание InP на Si из наноотверстий: теоретическое и экспериментальное указание на фильтрацию дефектов по всему выросшему слою». Журнал прикладной физики. 104 (9): 093112–093112–6. Bibcode:2008JAP ... 104i3112O. Дои:10.1063/1.2977754. HDL:10261/17876. ISSN 0021-8979.