Селективная эпитаксия области представляет собой локальный рост эпитаксиального слоя через шаблонную аморфную диэлектрическую маску (обычно SiO 2 или Si 3 N 4 ), нанесенную на полупроводниковую подложку. Условия роста полупроводника выбираются таким образом, чтобы обеспечить эпитаксиальный рост на открытой подложке, но не на диэлектрической маске. [1] SAE может быть выполнена различными методами эпитаксиального роста, такими как молекулярно-лучевая эпитаксия [2] (MBE), эпитаксия из металлорганических паров (MOVPE) [1] и химическая лучевая эпитаксия (CBE). [3] С помощью SAE полупроводниковые наноструктуры , такие как квантовые точки и нанопроволоки, могут быть выращены в их проектных местах. [2]
Маска, используемая в SAE, обычно представляет собой аморфный диэлектрик, такой как SiO2 или SiN4, который наносится на полупроводниковую подложку. Шаблоны (отверстия) в маске изготавливаются с использованием стандартных методов микрообработки: литографии и травления. Для изготовления маски SAE можно использовать различные методы литографии и травления. Подходящие методы зависят от размера элемента шаблона и используемых материалов. Электронно-лучевая литография широко используется благодаря своему нанометровому разрешению. Маска должна выдерживать условия высокотемпературного роста полупроводников, чтобы ограничить рост шаблонными отверстиями в маске. [4]
Селективность в SAE используется для выражения роста на маске. Селективность роста возникает из свойства, что атомы не склонны прилипать к маске, т.е. они имеют низкий коэффициент прилипания . Коэффициент прилипания может быть уменьшен выбором материала маски, имеющего меньший поток материала и более высокую температуру роста. Высокая селективность, т.е. не требуется никакого роста на маске. [5]
Механизм эпитаксиального роста в SAE можно разделить на две части: рост до уровня маски и рост после уровня маски.
До уровня маски рост ограничивается только отверстием в маске. Рост начинает выходить за пределы кристалла подложки, следуя шаблону маски. Выращенный полупроводник имеет структуру шаблона. Это используется в селективной эпитаксии с использованием шаблона (TASE), где глубокие шаблоны в маске используются в качестве шаблона для всей структуры полупроводника, а рост останавливается до уровня маски. [6]
После уровня маски рост может превысить любое направление, поскольку маска больше не ограничивает направление роста. Рост продолжается в направлении, которое энергетически выгодно для расширения кристалла в существующих условиях роста. Рост называется граненым ростом, поскольку он выгоден для формирования граней кристалла. Поэтому в выращенных SAE полупроводниковых структурах видны четкие кристаллические грани. Направление роста или, точнее, скорости роста различных кристаллических граней можно настраивать. Температура роста, соотношение V/III, ориентация рисунка и форма рисунка являются свойствами, которые влияют на скорости роста граней. Регулируя эти свойства, можно проектировать структуру выращенного полупроводника. Нанопроволоки, выращенные SAE, и эпитаксиальные латерально заращенные структуры (ELO) являются примером структур, которые проектируются в условиях роста SAE. При росте нанопроволок скорость роста боковых граней подавляется, и структура растет только в вертикальном направлении. [4] В ELO рост начинается в отверстиях маски, а после уровня маски рост продолжается вбок по маске, в конечном итоге соединяя выращенные полупроводниковые структуры вместе. Основной принцип в ELO заключается в уменьшении дефектов, вызванных несоответствием решеток подложки и выращенного полупроводника. [7]
SAE может быть достигнута с помощью различных методов эпитаксиального роста, которые перечислены ниже.
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )