В настоящее время большинство полупроводниковых ИС изготавливается из кремния, поверхностный слой которого выращен эпитаксиальным способом; при этом упрощаются циклы диффузии и методы изоляции элементов, а также ослабляются различные паразитные влияния. Эпитаксия осуществляется нагреванием кремниевой пластины (например, р-типа с удельным сопротивлением 5 ом см) в трубчатой печи при температуре примерно 1 200° С.
Нагревание производится в атмосфере водорода. При добавлении в него газообразного тетрахлорида кремния последний разлагается и на кремниевую пластину осаждается кремний. Осажденный кремний принимает кристаллическую структуру лежащего под ним слоя. В газ можно добавить легирующую примесь, например хлорид фосфора; последний, осаждаясь вместе с кремнием, дает эпитаксиальный слой /г-типа. Толщина слоя зависит от времени процесса; типичными являются толщина 15 мк и удельное сопротивление 1 омсм.Если в этот эпитаксиальпый слой провести диффузию материала р-типа через трафарет в виде решетки, то образуется ряд участков /г-типа, разделенных двумя /;-/; переходами. Эти участки электрически изолированы, так как один переход всегда смещен в обратном па-правлении независимо от полярности напряжения между ними. В участках /г-типа («карманах») с помощью диффузии получают элементы схемы, изолированные друг от друга .
Поскольку все соединения между элементами полупроводниковой ИС делаются на верхней поверхности, в коллекторы транзисторов фактически оказываются включенными добавочные сопротивления, обусловленные тем, что ток коллектора проходит длинный путь между р-п переходом и коллекторным «выводом». Сопротивление этого пути можно было бы снизить, уменьшая удельное сопротивление эпитаксиального слоя, но это снизило бы и напряжение пробоя коллектора. Указанное сопротивление можно значительно уменьшить методом «встроенного слоя», как показано на рис. 1. Здесь под коллекторным переходом имеется низкоом-ный слой, образованный диффузией до осаждения эпитаксиального слоя.
Можно получать высококачественные эпитаксиаль-ные слои с широким диапазоном концентрации примесей и их типа. Контролируемую толщину этих слоев можно довести до десятков микрон. Вообще говоря, можно вырастить несколько эпитаксиальных слоев, но, так как ранее осажденные слои будут диффундировать во время последующего осаждения, то в большинстве полупроводниковых ИС используют только один эпитаксиальный слой.
Эпитаксиальным слоям свойственны некоторые недостатки, в том числе неоднородность толщины, вариации в удельной плотности примесей, дефекты кристаллической структуры и наличие паразитных р-п переходов в высокоомных областях.