Původ názvu epitaxní wafer
Nejprve popularizujme malý koncept: příprava oplatky zahrnuje dvě hlavní vazby: přípravu substrátu a epitaxní proces. Substrát je wafer vyrobený z polovodičového monokrystalového materiálu. Substrát může přímo vstoupit do procesu výroby destiček za účelem výroby polovodičových součástek, nebo může být zpracován epitaxními procesy za účelem výroby epitaxních destiček. Epitaxe označuje proces růstu nové vrstvy monokrystalu na monokrystalovém substrátu, který byl pečlivě zpracován řezáním, broušením, leštěním atd. Nový monokrystal může být stejný materiál jako substrát, nebo to může být rozdílný materiál (homogenní) epitaxe nebo heteroepitaxie). Protože se nová vrstva monokrystalu rozšiřuje a roste podle krystalové fáze substrátu, nazývá se epitaxní vrstva (tloušťka je obvykle několik mikronů, jako příklad vezmeme křemík: význam epitaxního růstu křemíku je na křemíkovém jednoduchém krystalový substrát s určitou orientací krystalu Vrstva krystalu s dobrou integritou mřížkové struktury a různým měrným odporem a tloušťkou se stejnou orientací krystalu jako substrát se pěstuje) a substrát s epitaxní vrstvou se nazývá epitaxní plátek. (epitaxiální plátek = epitaxní vrstva + substrát). Když je zařízení vyrobeno na epitaxní vrstvě, nazývá se to pozitivní epitaxe. Pokud je zařízení vyrobeno na substrátu, nazývá se reverzní epitaxe. V této době hraje epitaxní vrstva pouze podpůrnou roli.
Leštěná oplatka
Metody epitaxního růstu
Epitaxe molekulárního svazku (MBE): Jedná se o polovodičovou technologii epitaxního růstu prováděnou v podmínkách ultra vysokého vakua. Při této technice se zdrojový materiál odpařuje ve formě svazku atomů nebo molekul a poté se ukládá na krystalický substrát. MBE je velmi přesná a řiditelná technologie růstu polovodičových tenkých vrstev, která dokáže přesně řídit tloušťku naneseného materiálu na atomární úrovni.
Organický kov CVD (MOCVD): V procesu MOCVD se organický kov a plynný hydrid N obsahující požadované prvky přivádějí na substrát při vhodné teplotě, podléhají chemické reakci za účelem vytvoření požadovaného polovodičového materiálu a ukládají se na substrát. zapnuto, zatímco zbývající sloučeniny a reakční produkty jsou vypuštěny.
Epitaxe v parní fázi (VPE): Epitaxe v parní fázi je důležitou technologií běžně používanou při výrobě polovodičových součástek. Základním principem je transport páry elementárních látek nebo sloučenin v nosném plynu a ukládání krystalů na substrát prostřednictvím chemických reakcí.
Jaké problémy řeší proces epitaxe?
Pouze hromadné monokrystalové materiály nemohou uspokojit rostoucí potřeby výroby různých polovodičových zařízení. Proto byl koncem roku 1959 vyvinut epitaxní růst, technologie růstu tenkovrstvého monokrystalického materiálu. Jaký konkrétní přínos má tedy technologie epitaxe k pokroku materiálů?
U křemíku, když začala technologie křemíkového epitaxního růstu, to byla opravdu těžká doba pro výrobu křemíkových vysokofrekvenčních a výkonových tranzistorů. Z hlediska tranzistorových principů, pro získání vysoké frekvence a vysokého výkonu, musí být průrazné napětí oblasti kolektoru vysoké a sériový odpor musí být malý, to znamená, že úbytek saturačního napětí musí být malý. První vyžaduje, aby měrný odpor materiálu ve sběrné oblasti byl vysoký, zatímco druhý vyžaduje, aby měrný odpor materiálu ve sběrné oblasti byl nízký. Tyto dvě provincie si navzájem odporují. Pokud se tloušťka materiálu v oblasti kolektoru sníží, aby se snížil sériový odpor, bude křemíkový plátek příliš tenký a křehký na to, aby mohl být zpracován. Pokud se odpor materiálu sníží, bude to v rozporu s prvním požadavkem. Nicméně vývoj epitaxní technologie byl úspěšný. vyřešil tuto potíž.
Řešení: Vypěstujte vysoce odolnou epitaxní vrstvu na substrátu s extrémně nízkým odporem a vytvořte zařízení na epitaxní vrstvě. Tato epitaxní vrstva s vysokým odporem zajišťuje, že trubice má vysoké průrazné napětí, zatímco substrát s nízkým odporem také snižuje odpor substrátu, čímž snižuje pokles saturačního napětí, čímž se řeší rozpor mezi těmito dvěma.
Kromě toho byly také značně vyvinuty technologie epitaxe, jako je epitaxe v plynné fázi a epitaxe v kapalné fázi GaAs a dalších III-V, II-VI a dalších molekulárních sloučenin polovodičových materiálů a staly se základem pro většinu mikrovlnných zařízení, optoelektronických zařízení, napájení Jedná se o nepostradatelnou procesní technologii pro výrobu zařízení, zejména úspěšnou aplikaci technologie molekulárního svazku a kovové organické parní fáze epitaxe v tenkých vrstvách, supermřížkách, kvantových jamkách, napjatých supermřížky a tenkovrstvá epitaxe na atomové úrovni, což je nový krok ve výzkumu polovodičů. Rozvoj „energetického pásového inženýrství“ v této oblasti položil pevný základ.
V praktických aplikacích jsou polovodičová zařízení se širokou bandgap téměř vždy vyráběna na epitaxní vrstvě a samotný plátek karbidu křemíku slouží pouze jako substrát. Proto je kontrola epitaxní vrstvy důležitou součástí polovodičového průmyslu se širokým bandgapem.
7 hlavních dovedností v technologii epitaxe
1. Epitaxní vrstvy s vysokou (nízkou) rezistencí lze epitaxně pěstovat na substrátech s nízkou (vysokou) odolností.
2. Epitaxní vrstva typu N (P) může být epitaxně pěstována na substrátu typu P (N) za vzniku PN přechodu přímo. Při použití difúzní metody k vytvoření PN přechodu na monokrystalovém substrátu nevzniká žádný problém s kompenzací.
3. V kombinaci s technologií masky se na určených místech provádí selektivní epitaxní růst, vytvářející podmínky pro výrobu integrovaných obvodů a zařízení se speciální strukturou.
4. Typ a koncentraci dopingu lze měnit podle potřeby během procesu epitaxního růstu. Změna koncentrace může být náhlá změna nebo pomalá změna.
5. Může růst heterogenní, vícevrstvé, vícesložkové sloučeniny a ultratenké vrstvy s variabilními složkami.
6. Epitaxní růst lze provádět při teplotě nižší, než je bod tání materiálu, rychlost růstu je řiditelná a lze dosáhnout epitaxního růstu tloušťky na úrovni atomů.
7. Může pěstovat monokrystalické materiály, které nelze vytáhnout, jako je GaN, monokrystalické vrstvy terciárních a kvartérních sloučenin atd.
Čas odeslání: 13. května 2024