Die oorsprong van die naam epitaksiale wafer
Eerstens, laat ons 'n klein konsep gewild maak: wafervoorbereiding sluit twee hoofskakels in: substraatvoorbereiding en epitaksiale proses. Die substraat is 'n wafel gemaak van halfgeleier enkelkristal materiaal. Die substraat kan direk die wafelvervaardigingsproses binnegaan om halfgeleiertoestelle te vervaardig, of dit kan deur epitaksiale prosesse verwerk word om epitaksiale wafers te vervaardig. Epitaksie verwys na die proses om 'n nuwe laag enkelkristal op 'n enkelkristalsubstraat te laat groei wat sorgvuldig verwerk is deur sny, slyp, poleer, ens. Die nuwe enkelkristal kan dieselfde materiaal as die substraat wees, of dit kan 'n verskillende materiaal (homogene) epitaksie of heteroepitaxy). Omdat die nuwe enkelkristallaag uitstrek en groei volgens die kristalfase van die substraat, word dit 'n epitaksiale laag genoem (die dikte is gewoonlik 'n paar mikrons, met silikon as 'n voorbeeld: die betekenis van silikon-epitaksiale groei is op 'n silikonenkel kristal substraat met 'n sekere kristal oriëntasie 'n Laag van kristal met 'n goeie rooster struktuur integriteit en verskillende weerstand en dikte met dieselfde kristaloriëntasie soos die substraat gegroei word), en die substraat met die epitaksiale laag word 'n epitaksiale wafer genoem (epitaksiale wafer = epitaksiale laag + substraat). Wanneer die toestel op die epitaksiale laag gemaak word, word dit positiewe epitaksie genoem. As die toestel op die substraat gemaak word, word dit omgekeerde epitaksie genoem. Op hierdie tydstip speel die epitaksiale laag slegs 'n ondersteunende rol.
Gepoleerde wafer
Epitaksiale groeimetodes
Molekulêre bundel-epitaksie (MBE): Dit is 'n halfgeleier-epitaksiale groeitegnologie wat onder ultrahoë vakuumtoestande uitgevoer word. In hierdie tegniek word bronmateriaal in die vorm van 'n bundel atome of molekules verdamp en dan op 'n kristallyne substraat neergesit. MBE is 'n baie presiese en beheerbare halfgeleier-dunfilmgroei-tegnologie wat die dikte van gedeponeerde materiaal op atoomvlak presies kan beheer.
Metaalorganiese CVD (MOCVD): In die MOCVD-proses word organiese metaal- en hidriedgas N-gas wat die vereiste elemente bevat teen 'n gepaste temperatuur aan die substraat voorsien, ondergaan 'n chemiese reaksie om die vereiste halfgeleiermateriaal te genereer, en word dit op die substraat neergesit. aan, terwyl die oorblywende verbindings en reaksieprodukte ontslaan word.
Dampfase-epitaksie (VPE): Dampfase-epitaksie is 'n belangrike tegnologie wat algemeen gebruik word in die vervaardiging van halfgeleiertoestelle. Die basiese beginsel is om die damp van elementêre stowwe of verbindings in 'n draergas te vervoer, en kristalle op die substraat deur chemiese reaksies neer te sit.
Watter probleme los die epitaksieproses op?
Slegs grootmaat enkelkristalmateriaal kan nie aan die groeiende behoeftes van die vervaardiging van verskeie halfgeleiertoestelle voldoen nie. Daarom is epitaksiale groei, 'n dunlaag-enkelkristal-materiaalgroei-tegnologie, aan die einde van 1959 ontwikkel. So watter spesifieke bydrae het epitaksie-tegnologie tot die bevordering van materiale?
Vir silikon, toe silikon-epitaksiale groeitegnologie begin het, was dit regtig 'n moeilike tyd vir die vervaardiging van silikon-hoëfrekwensie- en hoëkragtransistors. Vanuit die perspektief van transistorbeginsels, om hoë frekwensie en hoë drywing te verkry, moet die afbreekspanning van die kollektorarea hoog wees en die serieweerstand moet klein wees, dit wil sê die versadigingsspanningsval moet klein wees. Eersgenoemde vereis dat die weerstand van die materiaal in die versamelarea hoog moet wees, terwyl laasgenoemde vereis dat die weerstand van die materiaal in die versamelarea laag moet wees. Die twee provinsies is teenstrydig met mekaar. As die dikte van die materiaal in die versamelarea verminder word om die reeksweerstand te verminder, sal die silikonwafel te dun en broos wees om verwerk te word. As die weerstand van die materiaal verminder word, sal dit die eerste vereiste weerspreek. Die ontwikkeling van epitaksiale tegnologie was egter suksesvol. hierdie moeilikheid opgelos het.
Oplossing: Kweek 'n epitaksiale laag met hoë weerstand op 'n uiters lae-weerstand substraat, en maak die toestel op die epitaksiale laag. Hierdie hoë-weerstand epitaksiale laag verseker dat die buis 'n hoë afbreekspanning het, terwyl die lae-weerstand substraat Dit verminder ook die weerstand van die substraat, waardeur die versadigingsspanningsval verminder word, en sodoende die teenstrydigheid tussen die twee oplos.
Boonop is epitaksie-tegnologieë soos dampfase-epitaksie en vloeistoffase-epitaksie van GaAs en ander III-V, II-VI en ander molekulêre saamgestelde halfgeleiermateriale ook grootliks ontwikkel en het die basis geword vir die meeste mikrogolftoestelle, opto-elektroniese toestelle, krag Dit is 'n onontbeerlike proses tegnologie vir die vervaardiging van toestelle, veral die suksesvolle toepassing van molekulêre bundel en metaal organiese dampfase epitaksie tegnologie in dun lae, superroosters, kwantumputte, gespanne superroosters en atoomvlak dunlaag epitaksie, wat 'n nuwe stap in halfgeleiernavorsing is. Die ontwikkeling van "energiegordelingenieurswese" in die veld het 'n stewige grondslag gelê.
In praktiese toepassings word wye bandgaping halfgeleiertoestelle byna altyd op die epitaksiale laag gemaak, en die silikonkarbiedwafel self dien slegs as die substraat. Daarom is die beheer van die epitaksiale laag 'n belangrike deel van die wye bandgap halfgeleier industrie.
7 hoofvaardighede in epitaksie-tegnologie
1. Hoë (lae) weerstand epitaksiale lae kan epitaksiaal gegroei word op lae (hoë) weerstand substrate.
2. Die N (P) tipe epitaksiale laag kan epitaksiaal op die P (N) tipe substraat gegroei word om direk 'n PN aansluiting te vorm. Daar is geen kompensasieprobleem wanneer die diffusiemetode gebruik word om 'n PN-aansluiting op 'n enkelkristalsubstraat te maak nie.
3. Gekombineer met maskertegnologie, word selektiewe epitaksiale groei in aangewese gebiede uitgevoer, wat toestande skep vir die vervaardiging van geïntegreerde stroombane en toestelle met spesiale strukture.
4. Die tipe en konsentrasie van doping kan verander word volgens behoeftes tydens die epitaksiale groeiproses. Die verandering in konsentrasie kan 'n skielike verandering of 'n stadige verandering wees.
5. Dit kan heterogene, multi-lae, multi-komponent verbindings en ultra-dun lae met veranderlike komponente groei.
6. Epitaksiale groei kan uitgevoer word by 'n temperatuur laer as die smeltpunt van die materiaal, die groeitempo is beheerbaar, en epitaksiale groei van atoomvlakdikte kan bereik word.
7. Dit kan enkelkristalmateriale groei wat nie getrek kan word nie, soos GaN, enkelkristallae van tersiêre en kwaternêre verbindings, ens.
Postyd: 13 Mei 2024