De oarsprong fan de namme epitaxial wafer
Litte wy earst in lyts konsept popularisearje: wafer-tarieding omfettet twa wichtige keppelings: substraat-tarieding en epitaksiaal proses. It substraat is in wafel makke fan semiconductor single crystal materiaal. It substraat kin direkt yn it wafer-produksjeproses ynfiere om semiconductor-apparaten te produsearjen, of it kin wurde ferwurke troch epitaksiale prosessen om epitaksiale wafels te produsearjen. Epitaksy ferwiist nei it proses fan it groeien fan in nije laach fan ien kristal op in inkele kristal substraat dat is soarchfâldich ferwurke troch cutting, grinding, polishing, ensfh De nije single kristal kin wêze itselde materiaal as it substraat, of it kin wêze in ferskillende materiële (homogene) epitaksy of heteroepitaxy). Om't de nije ienkristallaach útwreidet en groeit neffens de kristalfaze fan it substraat, wurdt it in epitaksiale laach neamd (de dikte is meastentiids in pear mikrons, silisium as foarbyld nimme: de betsjutting fan silisium epitaksiale groei is op in silisium single crystal substraat mei in bepaalde crystal oriïntaasje In laach fan crystal mei goede lattice struktuer yntegriteit en ferskillende resistivity en dikte mei deselde crystal oriïntaasje as it substraat wurdt groeid), en it substraat mei de epitaxial laach wurdt neamd in epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial laach + substraat). As it apparaat makke wurdt op 'e epitaksiale laach, wurdt it positive epitaksy neamd. As it apparaat is makke op it substraat, wurdt it omkearde epitaksy neamd. Op dit stuit spilet de epitaksiale laach allinich in stypjende rol.
Gepolijst wafel
Epitaksiale groeimetoaden
Molekulêre beam-epitaksy (MBE): It is in healgeleider epitaksiale groeitechnology útfierd ûnder ultra-hege fakuümbetingsten. Yn dizze technyk wurdt boarne materiaal ferdampt yn 'e foarm fan in beam fan atomen of molekulen en dan dellein op in kristallijn substraat. MBE is in heul presys en kontrolearbere technology foar groei fan tinne film fan healgeleiders dy't de dikte fan ôfset materiaal op it atoomnivo krekt kontrolearje kin.
Metal organyske CVD (MOCVD): Yn it MOCVD-proses wurde organysk metaal- en hydridegas N-gas dat de fereaske eleminten befettet oan it substraat by in passende temperatuer levere, in gemyske reaksje ûndergiet om it fereaske semiconductormateriaal te generearjen, en wurde dellein op it substraat op, wylst de oerbleaune ferbiningen en reaksje produkten wurde ôffierd.
Dampfaseepitaxy (VPE): Dampfaseepitaxy is in wichtige technology dy't faaks brûkt wurdt yn 'e produksje fan halfgeleiderapparaten. It basisprinsipe is om de damp fan elemintêre stoffen of ferbiningen yn in dragergas te ferfieren en kristallen op it substraat te deponearje troch gemyske reaksjes.
Hokker problemen lost it epitaksyproses op?
Allinich bulk ienkristal materialen kinne net foldwaan oan de groeiende behoeften fan it produsearjen fan ferskate semiconductor apparaten. Dêrom waard epitaksiale groei, in tinne-laach ienkristal materiaal groei technology, ûntwikkele oan 'e ein fan 1959. Dus hokker spesifike bydrage hat epitaksy technology oan de foarútgong fan materialen?
Foar silisium, doe't silisium epitaksiale groeitechnology begon, wie it echt in drege tiid foar de produksje fan silisium hege frekwinsje en hege krêft transistors. Fanút it perspektyf fan transistorprinsipes, om hege frekwinsje en hege krêft te krijen, moat de ôfbraakspanning fan it samlergebiet heech wêze en de searjeresistinsje moat lyts wêze, dat is, de sêdingsspanningsfal moat lyts wêze. De eardere fereasket dat de resistiviteit fan it materiaal yn it sammelgebiet heech wêze moat, wylst de lêste fereasket dat de resistiviteit fan it materiaal yn it sammelgebiet leech wêze moat. De beide provinsjes steane inoar yn tsjinstelling. As de dikte fan it materiaal yn it samlergebiet wurdt fermindere om de searjeresistinsje te ferminderjen, sil de silisiumwafel te dun en kwetsber wêze om te ferwurkjen. As de resistiviteit fan it materiaal wurdt fermindere, sil it de earste eask tsjinsprekke. De ûntwikkeling fan epitaksiale technology is lykwols suksesfol west. oplost dizze muoite.
Oplossing: Groei in epitaksiale laach mei hege wjerstân op in ekstreem leechbestindich substraat, en meitsje it apparaat op 'e epitaksiale laach. Dit epitaksiale laach mei hege wjerstân soarget derfoar dat de buis hat in hege ôfbraak spanning, wylst de lege-resistance substraat It ek ferleget de wjerstân fan it substraat, dêrmei ferminderjen fan de sêding spanning drop, dêrmei oplosse de tsjinspraak tusken de twa.
Derneist binne epitaksytechnologyen lykas dampfase-epitaxy en floeibere faze-epitaxy fan GaAs en oare III-V, II-VI en oare molekulêre gearstalde semiconductormaterialen ek sterk ûntwikkele en binne de basis wurden foar de measte mikrogolfapparaten, opto-elektronyske apparaten, macht It is in ûnmisbere prosestechnology foar de produksje fan apparaten, benammen de suksesfolle tapassing fan molekulêre beam en metalen organyske dampfaze epitaksytechnology yn tinne lagen, superlattices, quantum wells, strained superlattices, en atoom-nivo tinne-laach epitaksy, dat is in nije stap yn semiconductor ûndersyk. De ûntwikkeling fan "enerzjyriem engineering" op it fjild hat in solide basis lein.
Yn praktyske tapassingen, breed bandgap semiconductor apparaten wurde hast altyd makke op de epitaxial laach, en silisium carbid wafer sels allinnich tsjinnet as it substraat. Dêrom is de kontrôle fan 'e epitaksiale laach in wichtich part fan' e breed bandgap semiconductor yndustry.
7 wichtige feardigens yn epitaksytechnology
1. Epitaksiale lagen mei hege (leech) ferset kinne epitaksiaal groeid wurde op substraten mei lege (hege) ferset.
2. De epitaksiale laach fan N (P) type kin epitaksiaal groeid wurde op it substraat fan P (N) type om direkt in PN-knooppunt te foarmjen. D'r is gjin kompensaasjeprobleem by it brûken fan de diffusionsmetoade om in PN-knooppunt te meitsjen op ien kristalsubstraat.
3. Yn kombinaasje mei maskertechnology wurdt selektive epitaksiale groei útfierd yn oanwiisde gebieten, it meitsjen fan betingsten foar de produksje fan yntegreare circuits en apparaten mei spesjale struktueren.
4. It type en konsintraasje fan doping kin feroare wurde neffens behoeften tidens it epitaksiale groeiproses. De feroaring yn konsintraasje kin in hommelse feroaring wêze as in stadige feroaring.
5. It kin groeie heterogene, multi-layered, multi-komponint ferbiningen en ultra-tinne lagen mei fariabele komponinten.
6. Epitaksiale groei kin útfierd wurde op in temperatuer leger as it smeltpunt fan it materiaal, de groei taryf is kontrolearber, en epitaksiale groei fan atoomnivo dikte kin berikt wurde.
7. It kin groeie single crystal materialen dy't kin net lutsen, lykas GaN, single crystal lagen fan tertiary en quaternary ferbiningen, etc.
Post tiid: mei-13-2024