ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን እንዴት ኤፒታክሲያል ንብርብሮችን ይረዳሉ?

የ epitaxial wafer ስም አመጣጥ

በመጀመሪያ ፣ ትንሽ ጽንሰ-ሀሳብን እናሳውቅ፡ የዋፈር ዝግጅት ሁለት ዋና ዋና አገናኞችን ያጠቃልላል-የመሬት ዝግጅት እና ኤፒታክሲያል ሂደት። ንጣፉ ከሴሚኮንዳክተር ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁስ የተሠራ ዋፈር ነው። ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለማምረት ንጣፉ በቀጥታ ወደ ዋፈር ማምረቻ ሂደት ውስጥ ሊገባ ይችላል ፣ ወይም በኤፒታክሲያል ሂደቶች ሊሰራ ይችላል ። ኤፒታክሲ (Epitaxy) የሚያመለክተው በጥንቃቄ በመቁረጥ፣ በመፍጨት፣ በማጣራት እና በመሳሰሉት በተቀነባበረ ነጠላ ክሪስታል ንጣፍ ላይ አዲስ ነጠላ ክሪስታል የማብቀል ሂደትን ነው። የተለያዩ እቃዎች (ተመሳሳይ) ኤፒታክሲ ወይም ሄትሮፒታክሲ). አዲሱ ነጠላ ክሪስታል ንብርብር የሚረዝም እና ወደ substrate ያለውን ክሪስታል ደረጃ መሠረት እያደገ ምክንያቱም, epitaxial ንብርብር ይባላል (ውፍረቱ አብዛኛውን ጊዜ ጥቂት ማይክሮን ነው, ሲሊከን እንደ ምሳሌ መውሰድ: ሲሊከን epitaxial ዕድገት ትርጉም ሲሊከን ነጠላ ላይ ነው. ክሪስታል ንጣፍ ከተወሰነ ክሪስታል አቅጣጫ ጋር። ንብርብር ኤፒታክሲያል ዋፈር (epitaxial wafer = epitaxial Layer + substrate) ይባላል። መሳሪያው በኤፒታክሲያል ሽፋን ላይ ሲሰራ, አዎንታዊ ኤፒታክሲስ ይባላል. መሳሪያው በመሠረት ላይ ከተሰራ, በተቃራኒው ኤፒታክሲስ ይባላል. በዚህ ጊዜ የ epitaxial ንብርብር ደጋፊ ሚና ብቻ ይጫወታል.

የተጣራ ዋፈር

ኤፒታክሲያል የእድገት ዘዴዎች

Molecular beam epitaxy (MBE)፡- እጅግ በጣም ከፍተኛ በሆነ የቫክዩም ሁኔታዎች ውስጥ የሚሰራ ሴሚኮንዳክተር ኤፒታክሲያል እድገት ቴክኖሎጂ ነው። በዚህ ቴክኒክ የምንጭ ቁሳቁስ በአተሞች ወይም በሞለኪውሎች ጨረር መልክ ይተናል እና ከዚያም በክሪስታል ንጣፍ ላይ ይቀመጣል። MBE በጣም ትክክለኛ እና ቁጥጥር የሚደረግበት ሴሚኮንዳክተር ቀጭን ፊልም እድገት ቴክኖሎጂ ሲሆን ይህም የተከማቸ ቁሳቁስ ውፍረት በአቶሚክ ደረጃ በትክክል መቆጣጠር ይችላል።
ሜታል ኦርጋኒክ ሲቪዲ (MOCVD)፡- በMOCVD ሂደት ውስጥ ኦርጋኒክ ብረታ ብረት እና ሃይድሮይድ ጋዝ ኤን ጋዝ የሚፈለጉትን ንጥረ ነገሮች የያዙ ንጥረ ነገሮች በተመጣጣኝ የሙቀት መጠን ወደ ተተኪው ይቀርባሉ፣ የሚፈለገውን ሴሚኮንዳክተር ቁስ ለማመንጨት ኬሚካላዊ ምላሽ ይሰጡና በመሬት ላይ ይቀመጣሉ። በርቷል, የተቀሩት ውህዶች እና የምላሽ ምርቶች ሲወጡ.
የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ (VPE)፡ የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ በተለምዶ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለማምረት ጥቅም ላይ የሚውል ጠቃሚ ቴክኖሎጂ ነው። መሠረታዊው መርሆ የንጥረ ነገሮችን ወይም ውህዶችን ትነት በማጓጓዣ ጋዝ ውስጥ ማጓጓዝ እና በኬሚካላዊ ግብረመልሶች አማካኝነት ክሪስታሎችን በንዑስ ንጣፍ ላይ ማስቀመጥ ነው።

የ epitaxy ሂደት ምን ችግሮችን ይፈታል?

የተለያዩ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለማምረት የጅምላ ነጠላ ክሪስታል ቁሶች ብቻ እያደገ የመጣውን ፍላጎት ማሟላት አይችሉም። ስለዚህ ኤፒታክሲያል እድገት፣ ቀጭን-ንብርብር ነጠላ ክሪስታል የቁስ እድገት ቴክኖሎጂ በ1959 መገባደጃ ላይ ተፈጠረ።ስለዚህ የኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ ለቁሳቁሶች እድገት ምን ልዩ አስተዋፅዖ አለው?

ለሲሊኮን, የሲሊኮን ኤፒታክሲያል እድገት ቴክኖሎጂ ሲጀምር, የሲሊኮን ከፍተኛ ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ኃይል ያለው ትራንዚስተሮች ለማምረት በጣም አስቸጋሪ ጊዜ ነበር. ከትራንዚስተር መርሆዎች አንፃር ከፍተኛ ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ኃይል ለማግኘት ፣ ሰብሳቢው አካባቢ ያለው ብልሽት የቮልቴጅ ከፍተኛ መሆን አለበት እና ተከታታይ የመቋቋም አቅም አነስተኛ መሆን አለበት ፣ ማለትም ፣ የሙሌት ቮልቴጅ ጠብታ ትንሽ መሆን አለበት። የመጀመሪያው በመሰብሰቢያው ውስጥ ያለው የቁሳቁስ መከላከያ ከፍተኛ መሆን አለበት, የኋለኛው ደግሞ በመሰብሰቢያው ውስጥ ያለው የቁሳቁስ መከላከያ ዝቅተኛ መሆን አለበት. ሁለቱ ክልሎች እርስ በርሳቸው የሚጋጩ ናቸው። ተከታታዮቹን የመቋቋም አቅም ለመቀነስ በአሰባሳቢው አካባቢ ያለው ውፍረት ከቀነሰ የሲሊኮን ቫፈር በጣም ቀጭን እና በቀላሉ ሊሰራ የማይችል ይሆናል። የቁሱ የመቋቋም አቅም ከተቀነሰ የመጀመሪያውን መስፈርት ይቃረናል. ይሁን እንጂ የኤፒታክሲያል ቴክኖሎጂ እድገት ስኬታማ ሆኗል. ይህንን ችግር ፈታ.

መፍትሄው፡- ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ኤፒታክሲያል ንብርብር እጅግ በጣም ዝቅተኛ በሆነ የመቋቋም አቅም ላይ ያሳድጉ እና መሳሪያውን በኤፒታክሲያል ንብርብር ላይ ያድርጉት። ይህ ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ኤፒታክሲያል ንብርብር ቱቦው ከፍተኛ የብልሽት ቮልቴጅ እንዳለው ያረጋግጣል, ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ንጥረ ነገር ደግሞ የንጥረቱን የመቋቋም አቅም ይቀንሳል, በዚህም ሙሌት የቮልቴጅ መውደቅን ይቀንሳል, በዚህም በሁለቱ መካከል ያለውን ተቃርኖ ይፈታል.

በተጨማሪም የኢፒታክሲ ቴክኖሎጂዎች እንደ የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ እና የጋአስ ፈሳሽ ክፍል ኤፒታክሲ እና ሌሎች III-V፣ II-VI እና ሌሎች ሞለኪውላዊ ውህድ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች በከፍተኛ ሁኔታ የተገነቡ እና ለአብዛኞቹ ማይክሮዌቭ መሳሪያዎች ፣ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎች ፣ ሃይል መሠረት ሆነዋል። መሣሪያዎችን ለማምረት በጣም አስፈላጊ የሆነ የሂደት ቴክኖሎጂ ነው ፣ በተለይም የሞለኪውላር ጨረር እና የብረት ኦርጋኒክ የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ በቀጭን ንብርብሮች ውስጥ በተሳካ ሁኔታ መተግበር ፣ ሱፐርላቲስ፣ ኳንተም ጉድጓዶች፣ የተወጠሩ ሱፐርላቲስ እና የአቶሚክ ደረጃ ቀጭን-ንብርብር ኤፒታክሲ፣ ይህም በሴሚኮንዳክተር ምርምር ውስጥ አዲስ እርምጃ ነው። በመስክ ላይ "የኃይል ቀበቶ ምህንድስና" እድገት ጠንካራ መሰረት ጥሏል.

በተግባራዊ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ፣ ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ሁል ጊዜ በኤፒታክሲያል ሽፋን ላይ የተሰሩ ናቸው ፣ እና የሲሊኮን ካርቦይድ ዋፈር እራሱ እንደ ንጣፍ ብቻ ያገለግላል። ስለዚህ የ epitaxial ንብርብር ቁጥጥር ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ አስፈላጊ አካል ነው.

በኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ ውስጥ 7 ዋና ዋና ችሎታዎች

1. ከፍተኛ (ዝቅተኛ) የመቋቋም epitaxial ንብርብሮች ዝቅተኛ (ከፍተኛ) የመቋቋም substrates ላይ epitaxially ማደግ ይቻላል.
2. የ N (P) ዓይነት ኤፒታክሲያል ንብርብር በፒ (N) ዓይነት ንኡስ ክፍል ላይ በቀጥታ የፒኤን መገናኛን መፍጠር ይቻላል. በአንድ ክሪስታል ንጣፍ ላይ የፒኤን መጋጠሚያ ለመሥራት የማሰራጫ ዘዴን ሲጠቀሙ የማካካሻ ችግር የለም.
3. ከጭንብል ቴክኖሎጂ ጋር ተዳምሮ የተቀናጁ ወረዳዎችን እና ልዩ አወቃቀሮችን ያቀፈ መሳሪያዎችን ለማምረት ሁኔታዎችን በመፍጠር የተመረጠ ኤፒታክሲያል እድገት በተሰየሙ ቦታዎች ይከናወናል ።
4. የዶፒንግ አይነት እና ትኩረት በኤፒታክሲያል የእድገት ሂደት ውስጥ እንደ ፍላጎቶች ሊለወጥ ይችላል. የትኩረት ለውጥ ድንገተኛ ለውጥ ወይም ዘገምተኛ ለውጥ ሊሆን ይችላል።
5. የተለያየ, ባለ ብዙ ሽፋን, ባለብዙ-ክፍል ውህዶች እና እጅግ በጣም ቀጭን ንብርብሮች ከተለዋዋጭ አካላት ጋር ሊያድግ ይችላል.
6. ኤፒታክሲያል እድገት ከቁሳቁሱ ማቅለጫ ነጥብ ባነሰ የሙቀት መጠን ሊከናወን ይችላል, የእድገቱ ፍጥነት ይቆጣጠራል, እና የአቶሚክ-ደረጃ ውፍረት ኤፒታክሲያል እድገት ሊሳካ ይችላል.
7. ሊጎተቱ የማይችሉ ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁሶችን ማለትም እንደ ጋኤን፣ ነጠላ ክሪስታል ንብርብሮች የሶስተኛ ደረጃ እና የኳተርን ውህዶች ወዘተ ሊያበቅል ይችላል።