Основные операции. Осаждение тонких плёнок

На­пыле­ние тон­ких плё­нок и плё­ноч­ных струк­тур ме­тодом ла­зер­ной ва­ку­ум­ной эпи­так­сии

На­иболь­шее раз­ви­тие как с на­уч­ной, так и с прак­ти­чес­кой то­чек зре­ния по­лучил в мик­ро­элек­тро­нике ме­тод ла­зер­но­го на­пыле­ния плё­нок и плё­ноч­ных струк­тур — ла­зер­ная ва­ку­ум­ная эпи­так­сия (ЛВЭ). ЛВЭ в её сов­ре­мен­ном по­нима­нии по­яви­лась в на­чале 70-х го­дов, хо­тя ис­па­рение раз­личных ми­шеней ла­зер­ным лу­чом на­чалось прак­ти­чес­ки од­новре­мен­но с по­яв­ле­ни­ем мощ­ных ла­зеров в на­чале 60-х го­дов. Ин­те­рес к раз­ра­бот­ке прин­ци­пи­аль­но но­вых им­пуль­сных ме­тодов ва­ку­ум­ной ге­теро­эпи­так­сии в мик­ро­элек­тро­нике воз­ник, в пер­вую оче­редь, бла­года­ря воз­раста­ющей тен­денции к сов­ме­щению крем­ни­евой и ар­се­нид-гал­ли­евой тех­но­логий. По­ложи­тель­ные ре­зуль­та­ты та­кого сов­ме­щения оче­вид­ны, нап­ри­мер: при за­мене под­ложки из GaAs крем­ни­евой под­ложкой мо­гут быть пре­одо­лены проб­ле­мы, свя­зан­ные с чрез­вы­чай­ной хруп­костью GaAs; пос­коль­ку теп­лопро­вод­ность крем­ния при­мер­но в три ра­за боль­ше теп­лопро­вод­ности GaAs, при вы­ращи­вании плё­нок это­го ма­тери­ала на крем­ни­евых под­ложках воз­можно соз­да­ние бо­лее мощ­ных ар­се­нид-гал­ли­евых ИС, име­ющих бо­лее вы­сокую плот­ность раз­ме­щения эле­мен­тов; сле­ду­ет ожи­дать зна­читель­но­го сни­жения сто­имос­ти по­луп­ро­вод­ни­ковых ИС, пос­коль­ку тон­кие плён­ки GaAs вы­ращи­ва­ют­ся на под­ложках го­раз­до боль­ше­го ди­амет­ра, чем ди­аметр су­щес­тву­ющих ар­се­нид-гал­ли­евых плас­тин, а при об­ра­бот­ке крем­ни­евых под­ло­жек ис­поль­зу­ют­ся ще­левые и ши­роко рас­простра­нён­ные ме­тоди­ки; по­яв­ля­ет­ся воз­можность раз­ра­бот­ки при­боров но­вых ти­пов, со­чета­ющих струк­ту­ры, из­го­тов­ленные в слое ар­се­нида гал­лия, и струк­ту­ры, рас­по­ложен­ные в крем­ни­евой под­ложке, нап­ри­мер, воз­можность объ­еди­нения на еди­ной под­ложке эле­мен­тов ин­теграль­ной оп­ти­ки (на ос­но­ве GaAs) и эле­мен­тов мик­ро­элек­тро­ники (на ос­но­ве Si). В нас­то­ящее вре­мя соз­да­ны би­поляр­ные и по­левые тран­зисто­ры на ос­но­ве GaAs, вы­ращен­но­го на крем­нии, ин­жекци­он­ные ге­теро-ла­зеры, ра­бота­ющие при ком­натной тем­пе­рату­ре и др. Ин­теграль­ная схе­мотех­ни­ка на крем­ни­евой тех­но­логии, ис­поль­зу­ющая ог­ра­ничен­ный на­бор эле­мен­тов, в прин­ци­пе поз­во­ля­ет соз­да­вать мик­ро­элек­трон­ные ус­трой­ства лю­бой слож­ности и ин­тегра­ции. Дей­стви­тель­но, ак­тивные эле­мен­ты по­луп­ро­вод­ни­ковых мик­росхем (тран­зисто­ры, ди­оды, ти­рис­то­ры и т. д.) сос­то­ят из од­но­го или бо­лее p-n-пе­рехо­дов. При пос­тро­ении пас­сивных эле­мен­тов, та­ких, как кон­денса­торы и ре­зис­то­ры, так­же ис­поль­зу­ет­ся барь­ер­ная ём­кость p-n-пе­рехо­да или учас­тки объ­ёма крис­талла, ог­ра­ничен­ные p-n-пе­рехо­дами. Ши­роко ис­поль­зу­емая в ин­теграль­ных схе­мах струк­ту­ра «ме­талл-ди­элек­трик-по­луп­ро­вод­ник» (МДП), мно­гок­ратно пов­то­ря­ет­ся в ви­де од­но­го эле­мен­та — МДП-тран­зисто­ра, ко­торый в за­виси­мос­ти от спо­соба со­еди­нения с со­сед­ни­ми эле­мен­та­ми вы­пол­ня­ет фун­кции собс­твен­но тран­зисто­ра, кон­денса­тора или ре­зис­то­ра.