Uppruni nafnsins epitaxial wafer
Í fyrsta lagi skulum við gera lítið hugtak vinsælt: oblátaundirbúningur inniheldur tvo helstu hlekki: undirlagsundirbúning og epitaxial ferli. Undirlagið er skúffa úr hálfleiðara einskristal efni. Undirlagið getur beint farið inn í skífuframleiðsluferlið til að framleiða hálfleiðara tæki, eða það er hægt að vinna það með epitaxial ferlum til að framleiða epitaxial oblátur. Epitaxy vísar til þess ferlis að rækta nýtt lag af einkristal á einu kristals undirlagi sem hefur verið vandlega unnið með því að klippa, mala, fægja o.s.frv. Nýi einkristallinn getur verið sama efni og undirlagið, eða það getur verið mismunandi efni (einsleit) epitaxy eða heteroepitaxy). Vegna þess að nýja einkristallalagið teygir sig og vex í samræmi við kristalfasa undirlagsins, er það kallað epitaxial lag (þykktin er venjulega nokkrar míkron, tekið kísill sem dæmi: merking sílikon epitaxial vöxtur er á sílikon single kristal undirlag með ákveðinni kristal stefnumörkun Lag af kristal með góða grindar uppbyggingu heilleika og mismunandi viðnám og þykkt með því sama kristalstilling þegar undirlagið er vaxið), og undirlagið með epitaxial laginu er kallað epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial lag + undirlag). Þegar tækið er búið til á epitaxial lagið er það kallað jákvæð epitaxy. Ef tækið er búið til á undirlaginu er það kallað öfug epitaxy. Á þessum tíma gegnir epitaxial lagið aðeins aukahlutverki.
Slípuð obláta
Epitaxial vaxtaraðferðir
Molecular beam epitaxy (MBE): Það er hálfleiðara epitaxial vaxtartækni sem framkvæmd er við mjög hátt lofttæmisskilyrði. Í þessari tækni er upprunaefni gufað upp í formi geisla af atómum eða sameindum og síðan sett á kristallað undirlag. MBE er mjög nákvæm og stjórnanleg hálfleiðara þunnfilmuvaxtartækni sem getur nákvæmlega stjórnað þykkt útsetts efnis á atómstigi.
Metal lífræn CVD (MOCVD): Í MOCVD ferlinu er lífrænt málm og hýdríð gas N gas sem inniheldur nauðsynleg frumefni veitt til undirlagsins við viðeigandi hitastig, gangast undir efnahvörf til að mynda nauðsynleg hálfleiðara efni og er sett á undirlagið á, á meðan efnasamböndin og hvarfefnin sem eftir eru eru losuð.
Vapor phase epitaxy (VPE): Vapor phase epitaxy er mikilvæg tækni sem almennt er notuð við framleiðslu á hálfleiðara tækjum. Grunnreglan er að flytja gufu frumefna eða efnasambanda í burðargasi og setja kristalla á undirlagið með efnahvörfum.
Hvaða vandamál leysir epitaxy ferlið?
Aðeins einkristal efni í magni geta ekki mætt vaxandi þörfum framleiðslu ýmissa hálfleiðaratækja. Þess vegna var epitaxial growth, þunnlags einskristal efnisvaxtartækni, þróuð í lok árs 1959. Svo hvaða sértæka framlag hefur epitaxy tækni til framfara efna?
Fyrir sílikon, þegar sílikon epitaxial vaxtartækni hófst, var það í raun erfiður tími fyrir framleiðslu á sílikon hátíðni og afl smára. Frá sjónarhóli smára meginreglna, til að fá hátíðni og mikið afl, verður sundurliðunarspenna safnarasvæðisins að vera hátt og röð viðnámið verður að vera lítið, það er að mettunarspennufallið verður að vera lítið. Hið fyrra krefst þess að viðnám efnisins á söfnunarsvæðinu sé hátt, en hið síðarnefnda krefst þess að viðnám efnisins á söfnunarsvæðinu sé lágt. Héruðin tvö eru andstæð hvort öðru. Ef þykkt efnisins á safnarasvæðinu er minnkað til að draga úr röð mótstöðu, verður kísilskífan of þunn og viðkvæm til vinnslu. Ef viðnám efnisins minnkar mun það stangast á við fyrstu kröfuna. Hins vegar hefur þróun epitaxial tækni gengið vel. leysti þennan vanda.
Lausn: Ræktaðu háviðnámsþekjulag á undirlagi sem er mjög lítið viðnám og búðu til tækið á þekjulaginu. Þetta háviðnám epitaxial lag tryggir að rörið hafi háa niðurbrotsspennu, en lágviðnám undirlagið Það dregur einnig úr viðnám undirlagsins og dregur þannig úr mettunarspennufallinu og leysir þar með mótsögnina á milli tveggja.
Að auki hefur epitaxy tækni eins og gufufasa epitaxy og fljótandi fasa epitaxy GaAs og önnur III-V, II-VI og önnur sameindasamsett hálfleiðara efni einnig verið mjög þróuð og hafa orðið grundvöllur flestra örbylgjutækja, ljósrafeindatækja, rafmagns. Það er ómissandi vinnslutækni fyrir framleiðslu tækja, sérstaklega árangursríka beitingu sameindageisla og málmlífrænnar gufufasa epitaxy tækni í þunnum lögum, ofurgrindur, skammtabrunnur, teygðar ofurgrindur og þunnlagsþynnur á frumeindastigi, sem er nýtt skref í rannsóknum á hálfleiðurum. Þróun „orkubeltaverkfræði“ á þessu sviði hefur lagt traustan grunn.
Í hagnýtri notkun eru hálfleiðaratæki með breitt bandbil næstum alltaf framleidd á epitaxial laginu og kísilkarbíðskífan sjálf þjónar aðeins sem undirlag. Þess vegna er stjórnun epitaxial lagsins mikilvægur hluti af hálfleiðaraiðnaðinum með breitt bandgap.
7 helstu færni í epitaxy tækni
1. Hár (lágt) viðnám epitaxial lög er hægt að rækta epitaxial á lágt (há) viðnám hvarfefni.
2. N (P) gerð epitaxial lagið er hægt að rækta epitaxial á P (N) gerð hvarfefni til að mynda PN mót beint. Það er engin bótavandamál þegar dreifingaraðferðin er notuð til að búa til PN-mót á einu kristals undirlagi.
3. Samsett með grímutækni er sértækur epitaxial vöxtur framkvæmdur á afmörkuðum svæðum, sem skapar skilyrði fyrir framleiðslu á samþættum hringrásum og tækjum með sérstökum mannvirkjum.
4. Gerð og styrk lyfjanotkunar er hægt að breyta í samræmi við þarfir meðan á þekjuvaxtarferlinu stendur. Breyting á einbeitingu getur verið skyndileg breyting eða hæg breyting.
5. Það getur vaxið misleitt, marglaga, fjölþátta efnasambönd og ofurþunn lög með breytilegum íhlutum.
6. Epitaxial vöxtur er hægt að framkvæma við hitastig sem er lægra en bræðslumark efnisins, vaxtarhraði er stjórnanlegt og epitaxial vöxtur á atómstigi þykkt er hægt að ná.
7. Það getur vaxið einkristalla efni sem ekki er hægt að draga, svo sem GaN, einkristallög af háskólastigi og fjórðungum efnasamböndum osfrv.
Birtingartími: 13. maí 2024