1. 에피택셜 층, 계면 결합 층 (Epitaxial Layer)
ㅇ 모재(Substrate)를 결정 씨앗으로 삼아, 이로부터 성장시킨 결정 층
- 바로 밑 층과 비슷하나 약간 다른 반도체 층을 형성
- 즉, 동일 결정구조를 갖지만, 농도가 약간 다르는 등
ㅇ 주로, 기판이 종자(씨)로써 사용되어, 일정한 방향성을 갖은채,
- 벌크 또는 박막형 단결정을 성장(형성)시킴
ㅇ 특징 : 고 순도의 단결정 박막의 성장이 가능
2. 실리콘 단결정의 성장 기술 구분
ㅇ 단결정 성장 (Mono Crystal Growing) 기술
- 원석으로부터 여러 단계를 거쳐, 순수 균일 결정(단결정) 덩어리를 성장시키는 법
ㅇ 단결정 박막 (Thin Film)의 증착 기술 : 에피택셜 성장 (Epitaxial Growth)
- 실리콘 기판(웨이퍼) 위에 기판 결정축을 따라 동일 결정구조로 단결정 박막 층을 성장시킴
. 여기서, 기판은 시드 결정(seed crystal) 역할을 하며,
. 성장되는 결정은 기판과 같은 결정구조와 방향성을 가지게 됨
- 주로, 고 농도 도핑 기판 위에, 저 농도 단결정 박막 층을 형성할 때 많이 쓰임
- 후에, 확산 공정에 의해 도핑 종류(p형 또는 n형), 박막 두께, 저항률 등 조절 가능
- (두께 : 수 ㎚ ~ 수십 ㎛ , 저항률 : 0.005 ~ 10 Ω㎝)
- 장점 : 균일한 저항률을 갖음
3. 실리콘 에피택셜 성장 방식의 분류
ㅇ 성장 결정 물질의 다름에 따라
- 호모 에피텍시(homoepitaxy) : 성장 결정이 기판(Substrate)과 같은 물질
. 동일한 화학 조성을 갖음
. 例) 단결정 실리콘 기판 위에 단결정 실리콘 박막 형성
- 헤테로 에피텍시(heteroepitaxy) : 유사한 결정구조를 갖지만 다른 물질
. 다른 화학 조성을 갖음
. 例) 게르마늄(Ge) 기판 위에 갈륨비소(GaAs) 박막 형성
ㅇ 성장 결정 박막의 원자를 공급하는 방법에 따라
- 액상 에피텍시 (Liquid Phase Epitaxy,LPE)
. 모재(Substrate)를 가열하여 증착 재료가 포함된 액상 용액에 접촉시켜 증착됨
. 서로 다른 용융점을 이용하는 방법
. 빠른 성장 속도 및 적은 비용 소모
. 박막 두께 및 물질 조성비의 제어가 어려움
- 기상 에피텍시 (Vapor Phase Epitaxy,VPE)
. 증착 재료가 기체 상(相)으로 표면에 증착됨
- 분자빔 에피텍시 (Molecular Beam Epitaxy,MBE)
. 고 진공 공정으로,
. 가열 증발을 통해 발생된 증기를 분자빔으로 만들어, 가열된 모재 표면에 증착시킴
. 박막 특성이 우수하고, 박막 두께 및 조성의 제어가 정밀함
ㅇ 박막 증착 공법 상의 분류
- 화학 증착 (CVD, Chemical Vapor Reposition)
. 다양한 반응가스를 화학적으로 반응시켜 표면에 박막 형성
- 물리 증착 (PVD, Physical Vapor Depositin)
. 증착시키고자한 표면에 물리적으로 응축시키거나 타킷을 때리는 등