Az epitaxiális ostya elnevezés eredete
Először is népszerűsítsünk egy kis koncepciót: az ostyakészítés két fő láncszemet foglal magában: a szubsztrátum előkészítést és az epitaxiális folyamatot. A hordozó egy félvezető egykristály anyagból készült ostya. A hordozó közvetlenül beléphet a lapkagyártási folyamatba félvezető eszközök előállításához, vagy epitaxiális eljárással feldolgozható epitaxiális lapkák előállítására. Az epitaxia egy új egykristályréteg növesztésének folyamatát jelenti egy egykristály hordozón, amelyet gondosan feldolgoztak vágással, csiszolással, polírozással stb. Az új egykristály lehet ugyanabból az anyagból, mint a szubsztrátum, vagy lehet különböző anyagú (homogén) epitaxia vagy heteroepitaxia). Mivel az új egykristályréteg a szubsztrát kristályfázisának megfelelően nyúlik és növekszik, epitaxiális rétegnek nevezik (a vastagsága általában néhány mikron, például a szilícium: a szilícium epitaxiális növekedés jelentése egy szilícium-egyen). kristály szubsztrát egy bizonyos kristály orientációval Jó rácsszerkezetű, eltérő ellenállású és vastagságú kristályréteg, amely azonos kristályorientációval rendelkezik, mint a szubsztrát, és a szubsztrát epitaxiális réteget epitaxiális ostyának nevezik (epitaxiális ostya = epitaxiális réteg + szubsztrát). Ha az eszközt az epitaxiális rétegen készítik, azt pozitív epitaxiának nevezik. Ha az eszközt a hordozón készítik, azt fordított epitaxiának nevezik. Ebben az időben az epitaxiális réteg csak támogató szerepet játszik.
Polírozott ostya
Epitaxiális növekedési módszerek
Molecular beam epitaxy (MBE): Ez egy félvezető epitaxiális növekedési technológia, amelyet ultramagas vákuum körülmények között hajtanak végre. Ennél a technikánál a kiindulási anyagot atomok vagy molekulák nyalábja formájában elpárologtatják, majd kristályos szubsztrátumra helyezik. Az MBE egy nagyon precíz és szabályozható félvezető vékonyréteg-növekedési technológia, amely pontosan tudja szabályozni a lerakódott anyag vastagságát atomi szinten.
Fémorganikus CVD (MOCVD): A MOCVD eljárás során a szükséges elemeket tartalmazó szerves fémet és hidridgázt tartalmazó N-gázt megfelelő hőmérsékleten juttatják a hordozóba, kémiai reakción mennek keresztül a szükséges félvezető anyag előállításához, és lerakódnak a hordozóra. bekapcsol, miközben a maradék vegyületek és reakciótermékek kiürülnek.
Gőzfázisú epitaxia (VPE): A gőzfázisú epitaxia a félvezető eszközök gyártásában általánosan használt fontos technológia. Az alapelv, hogy az elemi anyagok vagy vegyületek gőzét vivőgázban szállítsák, és kémiai reakciókkal kristályokat rakjanak le a hordozóra.
Milyen problémákat old meg az epitaxia?
Csak az ömlesztett egykristályos anyagok nem tudják kielégíteni a különféle félvezető eszközök gyártásának növekvő igényeit. Ezért 1959 végén kifejlesztették az epitaxiális növekedést, egy vékonyrétegű egykristályos anyagnövekedési technológiát. Tehát milyen konkrét hozzájárulása van az epitaxiás technológiának az anyagok fejlődéséhez?
A szilícium esetében, amikor elkezdődött a szilícium epitaxiális növekedési technológiája, valóban nehéz időszak volt a szilícium nagyfrekvenciás és nagy teljesítményű tranzisztorok gyártása. A tranzisztorelvek szempontjából a nagy frekvencia és a nagy teljesítmény eléréséhez a kollektorterület áttörési feszültségének nagynak és a soros ellenállásnak kicsinek kell lennie, vagyis a telítési feszültségesésnek kicsinek kell lennie. Az előbbi megköveteli, hogy az anyag fajlagos ellenállása a gyűjtőterületen nagy legyen, míg az utóbbi azt, hogy a gyűjtőterületen lévő anyag ellenállása alacsony legyen. A két tartomány ellentmond egymásnak. Ha az anyag vastagságát a kollektor területén csökkentik a soros ellenállás csökkentése érdekében, a szilícium lapka túl vékony és törékeny lesz a feldolgozáshoz. Ha az anyag ellenállása csökken, az ellentmond az első követelménynek. Az epitaxiális technológia fejlesztése azonban sikeres volt. megoldotta ezt a nehézséget.
Megoldás: Növeljen egy nagy ellenállású epitaxiális réteget egy rendkívül alacsony ellenállású hordozóra, és tegye az eszközt az epitaxiális rétegre. Ez a nagy ellenállású epitaxiális réteg biztosítja, hogy a cső nagy áttörési feszültséggel rendelkezzen, míg az alacsony ellenállású hordozó Csökkenti a hordozó ellenállását is, ezáltal csökkenti a telítési feszültségesést, ezáltal feloldja a kettő közötti ellentmondást.
Ezen túlmenően az epitaxiás technológiák, mint például a gőzfázisú epitaxia és a GaAs és más III-V, II-VI és más molekuláris vegyületből álló félvezető anyagok gőzfázisú epitaxiája, és más molekuláris vegyületből álló félvezető anyagok is nagymértékben fejlődtek, és a legtöbb mikrohullámú készülék, optoelektronikai eszköz, energiaellátás alapjává váltak. Nélkülözhetetlen folyamattechnológia az eszközök gyártásához, különösen a molekuláris nyaláb és fém szerves gőzfázisú epitaxiás technológia sikeres alkalmazásához vékony rétegek, szuperrácsok, kvantumkutak, feszült szuperrácsok és atomi szintű vékonyréteg-epitaxia, ami egy új lépés a félvezetőkutatásban. Az „energiaszíj-technika” fejlesztése ezen a területen szilárd alapot teremtett.
A gyakorlati alkalmazásokban a széles sávszélességű félvezető eszközök szinte mindig az epitaxiális rétegen készülnek, és maga a szilícium-karbid lapka csak hordozóként szolgál. Ezért az epitaxiális réteg vezérlése fontos része a széles sávszélességű félvezetőiparnak.
7 fő készség az epitaxiás technológiában
1. A nagy (alacsony) ellenállású epitaxiális rétegek epitaxiálisan nevelhetők alacsony (nagy) ellenállású szubsztrátumokon.
2. Az N (P) típusú epitaxiális réteg epitaxiálisan tenyészthető a P (N) típusú szubsztrátumon, hogy közvetlenül PN csomópontot képezzen. Nincs kompenzációs probléma, ha diffúziós módszert használunk PN átmenet létrehozására egykristályos hordozón.
3. A maszkos technológiával kombinálva a kijelölt területeken szelektív epitaxiális növesztés történik, megteremtve a feltételeket az integrált áramkörök és speciális szerkezetű eszközök gyártásához.
4. A dopping típusa és koncentrációja igény szerint változtatható az epitaxiális növekedési folyamat során. A koncentráció változása lehet hirtelen vagy lassú változás.
5. Heterogén, többrétegű, többkomponensű vegyületeket és változó komponensű ultravékony rétegeket képes nevelni.
6. Az epitaxiális növekedés az anyag olvadáspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten végezhető, a növekedési sebesség szabályozható, és atomi szintű vastagságú epitaxiális növekedés érhető el.
7. Nem húzható egykristályos anyagokat növeszthet, mint például a GaN, tercier és kvaterner vegyületek egykristályrétegei stb.
Feladás időpontja: 2024. május 13