Гетероэпитаксия кремния

Гетероэпитаксия Si на диэлектрических подложках (лейкосапфир, иногда или BeO) – одно из перспективных направлений в технологии ИМС, т. к в этом случае естественным путем решается проблема изоляции элементов схемы на подложке (быстродействие микросхем возрастает на 2 порядка, увеличивается так же плотность и радиационная стойкость МС).

В качестве подложки наиболее распространен монокристаллический лейкосапфир. Он теплопроводен, имеет высокую диэлектрическую проницаемость, выращивается в диаметре до 30 см², хотя имеет не полное соответствие с Si по параметру решетки и коэффициенту термического расширения.

Лучшие результаты дает силановый метод получения (хлоридный метод менее пригоден т.к химические реагенты взаимодействуют с сапфиром). Большое внимание уделяется качеству подготовки подложки: полировка до 14; отжиг при 1500-1600°С или травление в Н₂ (фреоне) при 1450-1550°С. При этом удаляется слой 8-10 мкм. Перед эпитаксией еще раз травят в Н₂.

Al₂O_3(тв) + 2H₂→ Al₂O_(пар) + 2Н₂О_(пар)

Первый слой Si образуется в результате замещения Al в сапфире на Si.

Недостатки: 1) загрязнение слоя Al и O₂

2) неоднородные свойства по толщине