Эпитаксиалды пластинка атауының шығу тегі
Алдымен, шағын тұжырымдаманы танымал етейік: вафельді дайындау екі негізгі сілтемені қамтиды: субстратты дайындау және эпитаксиалды процесс. Субстрат жартылай өткізгіш монокристалды материалдан жасалған пластинка болып табылады. Субстрат жартылай өткізгіш құрылғыларды шығару үшін пластинаны өндіру процесіне тікелей кіре алады немесе эпитаксиалды пластиналарды шығару үшін оны эпитаксиалды процестермен өңдеуге болады. Эпитаксия кесу, ұнтақтау, жылтырату және т.б. арқылы мұқият өңделген бір кристалды субстратта монокристалдың жаңа қабатын өсіру процесін білдіреді. Жаңа монокристал субстратпен бірдей материал болуы мүмкін немесе ол әртүрлі материалды (гомогенді) эпитаксия немесе гетероэпитаксия). Жаңа монокристалды қабат субстраттың кристалдық фазасына сәйкес кеңейіп, өсетіндіктен, оны эпитаксиалды қабат деп атайды (қалыңдығы әдетте бірнеше микронды құрайды, мысалы кремнийді алады: кремнийдің эпитаксиалды өсуінің мағынасы кремнийдің жалғыз қабатында. белгілі бір кристалдық бағдары бар кристалдық субстрат тор құрылымының тұтастығы және бірдей кедергісі мен қалыңдығы әртүрлі кристалл қабаты. субстрат өскен кездегі кристалдық бағдар), ал эпитаксиалды қабаты бар субстрат эпитаксиалды пластинка деп аталады (эпитаксиалды пластинка = эпитаксиалды қабат + субстрат). Құрылғы эпитаксиалды қабатта жасалған кезде оны оң эпитаксия деп атайды. Егер құрылғы субстратта жасалса, ол кері эпитаксия деп аталады. Бұл кезде эпитаксиалды қабат тек көмекші рөл атқарады.
Жылтыратылған вафли
Эпитаксиалды өсу әдістері
Молекулярлық сәулелік эпитаксия (MBE): Бұл өте жоғары вакуум жағдайында орындалатын жартылай өткізгіш эпитаксиалды өсу технологиясы. Бұл әдістемеде бастапқы материал атомдар немесе молекулалар шоғыры түрінде буланып, содан кейін кристалды субстратқа қойылады. MBE - атомдық деңгейде тұндырылған материалдың қалыңдығын дәл басқара алатын өте дәл және басқарылатын жартылай өткізгішті жұқа пленка өсіру технологиясы.
Металл органикалық CVD (MOCVD): MOCVD процесінде қажетті элементтері бар органикалық металл және гидридті газ N субстратқа тиісті температурада беріледі, қажетті жартылай өткізгіш материалды алу үшін химиялық реакциядан өтеді және субстратқа тұндырылады. қалған қосылыстар мен реакция өнімдері шығарылады.
Бу фазасының эпитаксисі (VPE): Бу фазасының эпитаксисі жартылай өткізгіш құрылғыларды өндіруде жиі қолданылатын маңызды технология болып табылады. Негізгі принцип - элементар заттардың немесе қосылыстардың буларын тасымалдаушы газда тасымалдау және кристалдарды химиялық реакциялар арқылы субстратқа қою.
Эпитаксия процесі қандай мәселелерді шешеді?
Тек көлемді монокристалды материалдар әртүрлі жартылай өткізгіш құрылғыларды өндірудің өсіп келе жатқан қажеттіліктерін қанағаттандыра алмайды. Сондықтан эпитаксиалды өсу, жұқа қабатты монокристалды материалды өсіру технологиясы 1959 жылдың аяғында әзірленді. Сонымен, эпитаксистік технология материалдардың дамуына қандай ерекше үлес қосады?
Кремний үшін кремнийдің эпитаксиалды өсу технологиясы басталған кезде, бұл кремнийдің жоғары жиілікті және жоғары қуатты транзисторларын өндіру үшін шынымен қиын уақыт болды. Транзисторлық принциптер тұрғысынан жоғары жиілікті және жоғары қуатты алу үшін коллектор аймағының бұзылу кернеуі жоғары болуы керек және сериялық кедергі аз болуы керек, яғни қанықтыру кернеуінің төмендеуі аз болуы керек. Біріншісі жинау аймағындағы материалдың меншікті кедергісінің жоғары болуын талап етсе, екіншісі жинау аймағындағы материалдың меншікті кедергісінің төмен болуын талап етеді. Екі провинция бір-біріне қарама-қайшы. Егер коллектор аймағындағы материалдың қалыңдығы сериялық кедергіні азайту үшін азайтылса, кремний пластинасы өңдеуге тым жұқа және нәзік болады. Егер материалдың кедергісі азайса, ол бірінші талапқа қайшы келеді. Дегенмен, эпитаксиалды технологияның дамуы сәтті болды. бұл қиындықты шешті.
Шешім: Төмен кедергісі бар субстратта жоғары кедергісі бар эпитаксиалды қабатты өсіріңіз және құрылғыны эпитаксиалды қабатта жасаңыз. Бұл жоғары кедергісі бар эпитаксиалды қабат түтіктің жоғары бұзылу кернеуіне ие болуын қамтамасыз етеді, ал төмен қарсылық субстрат Ол сонымен қатар субстраттың кедергісін азайтады, осылайша қанықтыру кернеуінің төмендеуін азайтады, осылайша екеуінің арасындағы қайшылықты шешеді.
Сонымен қатар, GaAs және басқа III-V, II-VI және басқа молекулалық қосылыс жартылай өткізгіш материалдардың бу фазасының эпитаксиясы және сұйық фазалық эпитаксисі сияқты эпитаксистік технологиялар да айтарлықтай дамыды және көптеген микротолқынды құрылғылардың, оптоэлектрондық құрылғылардың, қуаттың негізі болды. Бұл құрылғыларды өндіру үшін таптырмас технологиялық технология, әсіресе жұқа қабаттарда молекулалық сәуле мен металл органикалық бу фазасының эпитаксистік технологиясын сәтті қолдану. қабаттар, үстіңгі торлар, кванттық ұңғылар, деформацияланған үстіңгі торлар және жартылай өткізгіштерді зерттеудегі жаңа қадам болып табылатын атомдық деңгейдегі жұқа қабат эпитаксисі. Салада «энергетикалық белдеулік инженерияны» дамыту берік негіз қаланды.
Практикалық қолданбаларда кең жолақты жартылай өткізгіш құрылғылар әрдайым дерлік эпитаксиалды қабатта жасалады, ал кремний карбиді пластинаның өзі тек субстрат ретінде қызмет етеді. Сондықтан эпитаксиалды қабаттың бақылауы кең жолақты жартылай өткізгіш өнеркәсібінің маңызды бөлігі болып табылады.
Эпитаксия технологиясындағы 7 негізгі дағдылар
1. Төменгі (жоғары) төзімділік субстраттарында жоғары (төмен) төзімді эпитаксиалды қабаттарды эпитаксиалды түрде өсіруге болады.
2. N (P) типті эпитаксиалды қабат P (N) типті субстратта тікелей PN түйісуін қалыптастыру үшін эпитаксиалды түрде өсірілуі мүмкін. Бір кристалды субстратта PN түйісуін жасау үшін диффузиялық әдісті қолданғанда компенсация мәселесі болмайды.
3. Маска технологиясымен ұштастыра отырып, интегралдық схемалар мен арнайы құрылымдары бар құрылғыларды өндіру үшін жағдай жасай отырып, таңдамалы эпитаксиалды өсу белгіленген жерлерде орындалады.
4. Допингтің түрі мен концентрациясын эпитаксиалды өсу процесі кезінде қажеттіліктерге сәйкес өзгертуге болады. Концентрацияның өзгеруі кенеттен өзгеруі немесе баяу өзгеруі мүмкін.
5. Ол гетерогенді, көп қабатты, көп компонентті қосылыстар мен ауыспалы компоненттері бар ультра жұқа қабаттарды өсіре алады.
6. Эпитаксиалды өсуді материалдың балқу температурасынан төмен температурада орындауға болады, өсу жылдамдығы басқарылады және атомдық деңгейдегі қалыңдықтың эпитаксиалды өсуіне қол жеткізуге болады.
7. Ол тартылмайтын монокристалды материалдарды өсіре алады, мысалы, GaN, үшінші және төрттік қосылыстардың монокристалды қабаттары және т.б.
Хабарлама уақыты: 13 мамыр 2024 ж