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.