Tebeqên epîtaksial çawa alîkariya amûrên nîvconductor dikin?

Koka navê wafer epitaxial

Pêşîn, bila em têgehek piçûk populer bikin: amadekirina wafer du girêdanên sereke digire: amadekirina substratê û pêvajoya epitaxial. Substrat waferek e ku ji materyalê yek krîstal nîvconductor hatî çêkirin. Substrat rasterast dikare têkeve pêvajoya çêkirina waferê da ku amûrên nîvconductor hilberîne, an jî dikare ji hêla pêvajoyên epitaxial ve were hilberandin da ku waferên epitaxial hilberîne. Epitaxy pêvajoya mezinbûna qatek nû ya yek krîstalê li ser binesazek ​​yek krîstal e ku bi baldarî ji hêla birrîn, rijandin, paqijkirin û hwd ve hatî hilberandin. Yek krîstala nû dikare bibe heman materyalê wekî substratê, an jî dikare bibe maddeyên cihêreng (homojen) epitaxy an heteroepitaxy). Ji ber ku tebeqeya nû ya yek krîstal li gorî qonaxa krîstal a substratê dirêj dibe û mezin dibe, jê re qatek epîtaksîal tê gotin (stûrahî bi gelemperî çend mîkron e, silicon wekî mînak tê girtin: wateya mezinbûna epîtaksial a silicon li ser yek silicon e. substrate krîstal bi arastekirinek krîstal Tebeqeyek ji krîstalê bi yekparebûna strukturên tîrêjê û berxwedan û qalindahiya cûda bi heman rengî dema ku substrate mezin dibe, orientasyona krîstal, û ji substrata bi qata epîtaksial re waferek epîtaksîal tê binavkirin (vafera epîtaksial = qata epîtaksial + substrat). Dema ku amûr li ser qata epîtaksial tê çêkirin, jê re epîtaksiya erênî tê gotin. Ger amûr li ser substratê were çêkirin, jê re epîtaksiya berevajî tê gotin. Di vê demê de, qata epitaxial tenê rolek piştgirî dilîze.

Wafer Polished

Rêbazên mezinbûna epitaxial

Epîtaksiya tîrêjê ya molekulî (MBE): Ew teknolojiyek mezinbûna epîtaksial a nîvconductor e ku di bin şert û mercên valahiya ultra-bilind de pêk tê. Di vê teknîkê de, maddeya çavkaniyê di forma tîrêjek atoman an molekulan de tê hilanîn û dûv re li ser substratek krîstal tê razandin. MBE teknolojiyek mezinbûna fîlima nazik a nîvconduktorê pir rast û kontrolkirî ye ku dikare bi rastî qalindahiya materyalê depokirî di asta atomê de kontrol bike.
CVD organîk a metal (MOCVD): Di pêvajoya MOCVD de, metala organîk û gaza hîdrodê N ku hêmanên pêwîst dihewîne, di germahiyek guncaw de ji substratê re têne peyda kirin, di reaksiyonek kîmyewî de derbas dibe ku materyalê nîvconduktorê hewce çêbike, û li ser substratê têne razandin. li ser, dema ku pêkhateyên mayî û hilberên reaksiyonê têne derxistin.
Epîtaksiya qonaxa vaporê (VPE): Epîtaksiya qonaxa vapor teknolojiyek girîng e ku bi gelemperî di hilberîna amûrên nîvconductor de tê bikar anîn. Prensîba bingehîn ew e ku buhara maddeyên elementan an pêkhateyên di gazek hilgirê de were veguheztin û bi reaksiyonên kîmyayî ve krîstalan li ser substratê bihêle.

Pêvajoya epitaxy çi pirsgirêkan çareser dike?

Tenê materyalên yek-krîstal ên giran nikarin hewcedariyên mezin ên çêkirina amûrên cûrbecûr yên nîvconductor bicîh bînin. Ji ber vê yekê, mezinbûna epitaxial, teknolojiyek mezinbûna materyalê ya yek-tebeqeya tenik, di dawiya sala 1959-an de hate pêşve xistin. Ji ber vê yekê teknolojiya epitaxy çi tevkariya taybetî di pêşkeftina materyalan de heye?

Ji bo silicon, dema ku teknolojiya mezinbûna epitaxial silicon dest pê kir, ew bi rastî demek dijwar bû ji bo hilberîna transîstorên frekansa bilind û hêza bilind a silicon. Ji perspektîfa prensîbên transîstorê ve, ji bo bidestxistina frekansa bilind û hêza bilind, divê voltaja têkçûna devera kolektorê bilind be û berxwedana rêzê jî piçûk be, ango, daketina voltaja têrbûnê divê piçûk be. Ya yekem hewce dike ku berxwedana materyalê li qada berhevkirinê bilind be, lê ya paşîn hewce dike ku berxwedana materyalê li qada berhevkirinê kêm be. Her du parêzgeh bi hev re nakokî ne. Ger qalindahiya materyalê li qada berhevokê were kêm kirin da ku berxwedana rêzê kêm bike, dê wafera silicon pir zirav û zirav be ku were hilanîn. Ger berxwedana materyalê kêm bibe, ew ê hewcedariya yekem berevajî bike. Lêbelê, pêşveçûna teknolojiya epitaxial serkeftî bû. ev zehmetî çareser kir.

Çareserî: Li ser substratek pir kêm-berxwedan qatek epîtaksial a berxwedêr a bilind mezin bikin, û amûrê li ser qata epîtaksial çêbikin. Ev qata epîtaksial a berxwedêr a bilind piştrast dike ku boriyek xwedan voltaja têkçûnek bilind e, di heman demê de substrata kêm-berxwedanê Di heman demê de berxwedana substratê jî kêm dike, bi vî rengî daketina voltaja têrbûnê kêm dike, bi vî rengî nakokiya di navbera her duyan de çareser dike.

Digel vê yekê, teknolojiyên epîtaksiyê yên wekî epîtaksiya qonaxa vaporê û epîtaksiya qonaxa şil a GaAs û yên din III-V, II-VI û materyalên din ên nîvconduktorê yên tevliheviya molekulî jî pir pêş ketine û bûne bingeh ji bo piraniya amûrên mîkropêl, amûrên optoelektronîkî, hêz. Ew teknolojiyek pêvajoyek domdar e ji bo hilberîna amûran, nemaze serîlêdana serketî ya tîrêjê molekular û teknolojiya epitaxy qonaxa vaporê organîk a metal li tebeqeyên tenik, şebek, bîrên kuantûmê, spertavên zirav, û epîtaksiya qat-tenik a asta atomê, ku di lêkolîna nîvconductor de gavek nû ye. Pêşkeftina "endezyariya kembera enerjiyê" li qadê bingehek zexm daniye.

Di sepanên pratîkî de, amûrên nîvconduktorê yên bandgap-ê yên fireh hema hema her gav li ser qata epîtaksial têne çêkirin, û wafera karbîd a silicon bixwe tenê wekî substratê kar dike. Ji ber vê yekê, kontrolkirina qata epîtaksial beşek girîng a pîşesaziya nîvconductor ya bandgapê ya berfireh e.

7 jêhatîbûnên sereke di teknolojiya epitaxy de

1. Tebeqeyên epîtaksial ên berxwedanê yên bilind (kêm) dikarin bi epitaxially li ser binesaziyên berxwedanê yên kêm (bilind) werin mezin kirin.
2. Tebeqeya epîtaksial a tîpa N (P) dikare bi epîtaksî li ser substrata tîpa P (N) were mezin kirin da ku rasterast hevbendek PN pêk bîne. Pirsgirêka tezmînatê tune dema ku hûn rêbaza belavbûnê bikar tînin da ku li ser bingehek yek krîstal girêkek PN çêbikin.
3. Bi teknolojiya maskê re, mezinbûna epîtaksial a bijartî li deverên destnîşankirî pêk tê, şert û mercên ji bo hilberîna çerxên yekbûyî û amûrên bi strukturên taybetî diafirîne.
4. Di pêvajoya mezinbûna epitaxial de cure û hûrbûna dopîngê dikare li gorî hewcedariyê were guheztin. Guhertina konsantreyê dikare guherînek ji nişka ve an guherînek hêdî be.
5. Ew dikare pêkhateyên heterojen, pir-qatî, pir-pêkhatî û qatên ultra-tenik bi pêkhateyên guhêrbar mezin bibe.
6. Mezinbûna epitaxial dikare li germahiyek kêmtir ji xala helîna materyalê were kirin, rêjeya mezinbûnê tê kontrol kirin, û mezinbûna epitaxial ya stûrbûna asta atomê dikare were bidestxistin.
7. Ew dikare malzemeyên yek krîstal ên ku nayên kişandin mezin bike, wek GaN, qatên yek krîstal ên pêkhateyên sêyem û çaremîn, hwd.