A orixe do nome de oblea epitaxial
En primeiro lugar, popularicemos un pequeno concepto: a preparación de obleas inclúe dúas ligazóns principais: preparación do substrato e proceso epitaxial. O substrato é unha oblea feita de material de cristal único semicondutor. O substrato pode entrar directamente no proceso de fabricación de obleas para producir dispositivos semicondutores, ou pode ser procesado mediante procesos epitaxiais para producir obleas epitaxiais. A epitaxia refírese ao proceso de crecemento dunha nova capa de monocristal nun substrato monocristal que foi coidadosamente procesado mediante corte, moenda, pulido, etc. O novo monocristal pode ser o mesmo material que o substrato, ou pode ser un epitaxia ou heteroepitaxia de material diferente (homoxéneo). Debido a que a nova capa de cristal único esténdese e crece segundo a fase cristalina do substrato, chámase capa epitaxial (o grosor adoita ser dunhas poucas micras, tomando como exemplo o silicio: o significado do crecemento epitaxial de silicio está nun único silicio). substrato cristalino cunha certa orientación cristalina. Unha capa de cristal cunha boa integridade da estrutura reticular e diferente resistividade e grosor co mesmo cristal. orientación a medida que crece o substrato), e o substrato coa capa epitaxial chámase oblea epitaxial (oblea epitaxial = capa epitaxial + substrato). Cando o dispositivo está feito na capa epitaxial, chámase epitaxia positiva. Se o dispositivo está feito sobre o substrato, chámase epitaxia inversa. Neste momento, a capa epitaxial só xoga un papel de apoio.
Oblea pulida
Métodos de crecemento epitaxial
Epitaxia de feixe molecular (MBE): é unha tecnoloxía de crecemento epitaxial de semicondutores realizada en condicións de baleiro ultra alto. Nesta técnica, o material de orixe evaporase en forma de feixe de átomos ou moléculas e despois deposítase sobre un substrato cristalino. MBE é unha tecnoloxía de crecemento de película fina de semicondutores moi precisa e controlable que pode controlar con precisión o espesor do material depositado a nivel atómico.
CVD orgánico metálico (MOCVD): no proceso MOCVD, o metal orgánico e o gas hidruro de gas N que contén os elementos necesarios son subministrados ao substrato a unha temperatura adecuada, sofren unha reacción química para xerar o material semicondutor necesario e deposítanse sobre o substrato. on, mentres se descargan os restantes compostos e produtos de reacción.
Epitaxia en fase de vapor (VPE): a epitaxia en fase de vapor é unha tecnoloxía importante que se usa habitualmente na produción de dispositivos semicondutores. O principio básico é transportar o vapor de substancias ou compostos elementais nun gas portador, e depositar cristais no substrato mediante reaccións químicas.
Que problemas resolve o proceso de epitaxia?
Só os materiais monocristais a granel non poden satisfacer as crecentes necesidades de fabricación de varios dispositivos semicondutores. Polo tanto, o crecemento epitaxial, unha tecnoloxía de crecemento de material de cristal único de capa fina, desenvolveuse a finais de 1959. Entón, que contribución específica ten a tecnoloxía da epitaxia ao avance dos materiais?
Para o silicio, cando comezou a tecnoloxía de crecemento epitaxial de silicio, foi realmente un momento difícil para a produción de transistores de silicio de alta frecuencia e alta potencia. Desde a perspectiva dos principios do transistor, para obter alta frecuencia e alta potencia, a tensión de ruptura da área do colector debe ser alta e a resistencia en serie debe ser pequena, é dicir, a caída de tensión de saturación debe ser pequena. O primeiro require que a resistividade do material na zona de recollida sexa alta, mentres que o segundo require que a resistividade do material na zona de recollida sexa baixa. As dúas provincias son contraditorias entre si. Se se reduce o grosor do material na zona do colector para reducir a resistencia da serie, a oblea de silicio será demasiado delgada e fráxil para ser procesada. Se a resistividade do material se reduce, contradirá o primeiro requisito. Non obstante, o desenvolvemento da tecnoloxía epitaxial foi exitoso. resolveu esta dificultade.
Solución: cultivar unha capa epitaxial de alta resistividade nun substrato de resistencia extremadamente baixa e facer o dispositivo na capa epitaxial. Esta capa epitaxial de alta resistividade garante que o tubo teña unha alta tensión de ruptura, mentres que o substrato de baixa resistencia tamén reduce a resistencia do substrato, reducindo así a caída de tensión de saturación, resolvendo así a contradición entre ambos.
Ademais, tecnoloxías de epitaxia como a epitaxia en fase de vapor e a epitaxia en fase líquida de GaAs e outros materiais semicondutores de compostos moleculares III-V, II-VI e outros materiais semicondutores compostos moleculares tamén se desenvolveron moito e convertéronse na base para a maioría dos dispositivos de microondas, dispositivos optoelectrónicos, potencia. É unha tecnoloxía de proceso indispensable para a produción de dispositivos, especialmente a aplicación exitosa de feixes moleculares e tecnoloxía de epitaxia en fase de vapor orgánico metálico en capas finas, superredes, cuánticas. pozos, superredes tensas e epitaxia de capa fina a nivel atómico, que é un novo paso na investigación de semicondutores. O desenvolvemento da "enxeñaría de cintos enerxéticos" no campo sentou unha base sólida.
En aplicacións prácticas, os dispositivos semicondutores de banda ampla case sempre están feitos na capa epitaxial, e a propia oblea de carburo de silicio só serve como substrato. Polo tanto, o control da capa epitaxial é unha parte importante da industria de semicondutores de banda ampla.
7 habilidades principais en tecnoloxía de epitaxia
1. As capas epitaxiais de alta (baixa) resistencia pódense cultivar epitaxialmente en substratos de baixa (alta) resistencia.
2. A capa epitaxial de tipo N (P) pódese cultivar epitaxialmente sobre o substrato de tipo P (N) para formar directamente unha unión PN. Non hai ningún problema de compensación ao usar o método de difusión para facer unha unión PN nun substrato de cristal único.
3. Combinado coa tecnoloxía de máscaras, o crecemento epitaxial selectivo realízase en áreas designadas, creando condicións para a produción de circuítos integrados e dispositivos con estruturas especiais.
4. O tipo e concentración de dopaxe pódense modificar segundo as necesidades durante o proceso de crecemento epitaxial. O cambio de concentración pode ser un cambio brusco ou un cambio lento.
5. Pode crecer compostos heteroxéneos, de varias capas, de varios compoñentes e capas ultrafinas con compoñentes variables.
6. O crecemento epitaxial pódese realizar a unha temperatura inferior ao punto de fusión do material, a taxa de crecemento é controlable e pódese conseguir un crecemento epitaxial do grosor a nivel atómico.
7. Pode cultivar materiais monocristais que non se poden tirar, como GaN, capas monocristais de compostos terciarios e cuaternarios, etc.
Hora de publicación: 13-maio-2024