Применение вакуума в технологических процессах началось еще в начале XX века, примером тому служит изобретение электрической лампочки. С тех пор вакуумные технологии стали неотъемлемым элементом в высокотехнологичных производствах, в частности, в производстве полупроводников. На сегодняшний день полупроводники применяются в таких сферах как производство плоских дисплеев и электроники, оборудования для научных приспособлений, обработка солнечной энергии и прочие схожие сегменты.
Применение вакуума стало необходимо в области высокоточных производств, потому что только за счет создаваемых им условий возможно добиться таких ключевых параметров как «чистота» от примеси посторонних газов и паров в реакционной камере (99,999% чистоты осаждаемых веществ), сверхнизкое давление (0,00013 – 0,013 бар), более плотное расположение элементов на интегральной схеме, при этом себестоимость данных схем снижается. К тому же применение вакуумных технологий безопаснее для персонала, т.к. пропадает необходимость прибегать к применению таких веществ, как мышьяк или тетрафторметан.
Вакуум применяется на разных этапах производства полупроводников. Одним из таких этапов является эпитаксия. Это ориентированное выращивание в вакуумных системах кристаллов, применяемых в полупроводниках, на особых кристаллических подложках. Эпитаксия применяется там, где затруднено получение кристаллических материалов, например, такой метод широко применим при производстве полупроводников из кремния. Основой данного метода является принцип осаждения из парогазовой или жидкой фазы при высоких температурах.
По типам эпитаксия делится на автоэпитаксию, гомоэпитаксию и гетероэпитаксию. Автоэпитаксия – это выращивание кристаллов одного вида с подложкой. Гомоэпитаксия – это наращивание кристаллов, которые повторяют ориентировку кристаллической решетки подложки, в итоге основное отличие – это разное число легирующих составляющих. Гетероэпитаксия - это наращивание кристаллов на подложке, отличных друг от друга по структуре и составу.
По методам эпитаксия делится на следующие виды:
- молекулярно-лучевая
- газофазная
- жидкофазная
- твердофазная
Жидкофазная и твердофазная эпитаксии не получили широкого применения по причине своей узконаправленности. Твердофазная эпитаксия характеризуется перекресталлизацией слоев наращиваемого кристалла со слоем подложки. Жидкофазная эпитаксия отличается тем, что кристаллизация происходит из раствора в расплаве в реакционной камере с инертными газами или под вакуумом. Так производят монокристаллы кремния и многослойные полупроводники.
Молекулярно – лучевая эпитаксия применяется повсеместно в сфере производства полупроводников в силу преимуществ такого метода, а именно позволяет создавать точечные наращивания, кристаллы, выращенные таким методом, имеют очень четкие границы, можно создавать сверхтонкие, многослойные пленки. При таком методе применяют сверхвысокий вакуум, равный 10-8 Па. Молекулярно-лучевая эпитаксия реализуется за счет расположения каждого элемента в отдельной камере, где они нагреваются до температуры образования молекулярного луча, после чего происходит осаждение на подложку, которая тоже проходит процесс подготовки в условиях высокого вакуума: ее поверхность подтравливается ионной пушкой для образования необходимого для эпитаксии состава.
Газофазная эпитаксия подразумевает выращивание кристаллов из парогазовой смеси путем оседания слоев на подложку. При таком методе крайне важно применять системы, создающие низкое давление. Подложка прогревается оптимальным способом до 400-1200 оС. Далее происходит ее охлаждение, что приводит к формированию поликристаллического слоя. Применяется для получения различных полупроводниковых пленок, слоев меди, вольфрама, молибдена и пр., синтеза углеродных соединений (искусственновыращенные ювелирные вставки, нанотрубки и пр.
Таким образом, эпитаксия повсеместно применима в производстве полупроводников и нанотехнологиях. А в сочетании с вакуумными системами обеспечивает максимально качественных продукт с умеренно низкой себестоимостью.
Решение
Мы предлагаем вакуумные системы для эпитаксии в производстве полупроводников, которые состоят из спиральных вакуумных насосов или сухих винтовых вакуумных насосов, а также их комбинаций с бустерными насосами.