Urspronk vun Virnumm epitaxial wafer
Als éischt, loosst eis e klengt Konzept populariséieren: Wafer Virbereedung enthält zwee grouss Linken: Substratpräparatioun an Epitaxialprozess. De Substrat ass e Wafer aus semiconductor Eenkristallmaterial. De Substrat kann direkt an de Wafer Fabrikatiounsprozess eragoen fir Hallefleitgeräter ze produzéieren, oder et kann duerch epitaxial Prozesser veraarbecht ginn fir epitaxial Waferen ze produzéieren. Epitaxy bezitt sech op de Prozess fir eng nei Schicht vun Eenkristallen op engem eenzege Kristallsubstrat ze wuessen, dee suergfälteg veraarbecht gouf duerch Ausschneiden, Schleifen, Polieren, asw. verschidde Material (homogen) Epitaxie oder heteroepitaxy). Well déi nei Eenkristallschicht erweidert a wiisst no der Kristallphase vum Substrat, gëtt se eng Epitaxialschicht genannt (d'Dicke ass normalerweis e puer Mikron, andeems Silizium als Beispill geholl gëtt: d'Bedeitung vum Silizium-Epitaxialwachstum ass op engem Silizium-Single Kristallsubstrat mat enger bestëmmter Kristallorientéierung Eng Schicht vu Kristall mat gudder Gitterstrukturintegritéit a verschidde Resistivitéit an Dicke mat der selwechter Kristallorientéierung wéi de Substrat ugebaut gëtt), an de Substrat mat der epitaxialer Schicht gëtt eng epitaxial Wafer genannt (epitaxial Wafer = epitaxial Schicht + Substrat). Wann den Apparat op der epitaxialer Schicht gemaach gëtt, gëtt et positiv Epitaxie genannt. Wann den Apparat um Substrat gemaach gëtt, gëtt et ëmgedréint Epitaxie genannt. Zu dëser Zäit spillt d'Epitaxialschicht nëmmen eng ënnerstëtzend Roll.
Poléiert wafer
Epitaxial Wuesstumsmethoden
Molekulare Strahlepitaxie (MBE): Et ass eng semiconductor epitaxial Wuesstumstechnologie déi ënner ultra-héich Vakuumbedéngungen duerchgefouert gëtt. An dëser Technik gëtt Quellmaterial a Form vun engem Strahl vun Atomer oder Molekülle verdampft an dann op e kristalline Substrat deposéiert. MBE ass eng ganz präzis a kontrolléierbar Halbleiter Dënn Film Wuesstumstechnologie déi d'Dicke vum deposéierte Material op atomarer Niveau präzis kontrolléiere kann.
Metall organesch CVD (MOCVD): Am MOCVD Prozess ginn organesch Metall- an Hydridgas N-Gas, deen déi erfuerderlech Elementer enthält, un de Substrat bei enger passender Temperatur geliwwert, eng chemesch Reaktioun erliewt fir dat erfuerdert Halbleitermaterial ze generéieren, a ginn op de Substrat deposéiert. op, während déi verbleiwen Verbindungen a Reaktiounsprodukter entlooss ginn.
Vapor Phase Epitaxy (VPE): Vapor Phase Epitaxy ass eng wichteg Technologie déi allgemeng an der Produktioun vun Hallefleitgeräter benotzt gëtt. De Grondprinzip ass den Damp vun elementar Substanzen oder Verbindungen an engem Trägergas ze transportéieren, a Kristalle op de Substrat duerch chemesch Reaktiounen deposéieren.
Wéi eng Problemer léist den Epitaxisprozess?
Nëmme bulk Eenkristallmaterialien kënnen net de wuessende Bedierfnesser vun der Fabrikatioun vu verschiddene Hallefleitgeräter entspriechen. Dofir, epitaxial Wuesstem, eng dënn-Layer eenzeg Kristallsglas produzéiert Material Wuesstem Technologie, war um Enn vun 1959 entwéckelt. Also wat spezifesch Bäitrag huet epitaxy Technologie fir de Fortschrëtt vun Material?
Fir Silizium, wann Silizium Epitaxial Wuesstumstechnologie ugefaang huet, war et wierklech eng schwiereg Zäit fir d'Produktioun vu Silizium High-Frequenz an High-Power Transistoren. Aus der Perspektiv vun den Transistorprinzipien, fir héich Frequenz an héich Kraaft ze kréien, muss d'Decomptespannung vum Sammlergebitt héich sinn an d'Serieresistenz muss kleng sinn, dat heescht, d'Sättigungsspannungsfall muss kleng sinn. Déi fréier erfuerdert datt d'Resistivitéit vum Material am Sammelberäich héich sollt sinn, während déi lescht verlaangt datt d'Resistivitéit vum Material am Sammelberäich niddereg ass. Déi zwou Provënze si widderspréchlech zueneen. Wann d'Dicke vum Material am Sammlergebitt reduzéiert gëtt fir d'Serieresistenz ze reduzéieren, gëtt de Siliziumwafer ze dënn a fragil fir ze veraarbecht. Wann d'Resistivitéit vum Material reduzéiert gëtt, widdersprécht et déi éischt Fuerderung. Wéi och ëmmer, d'Entwécklung vun der epitaxialer Technologie ass erfollegräich. dës Schwieregkeet geléist.
Léisung: Wuesse eng Epitaxialschicht mat héijer Resistenz op engem extrem niddereg-Resistenz-Substrat, a maacht den Apparat op der Epitaxialschicht. Dës héich-resistivity epitaxial Layer suergt, datt d'Röhre eng héich Decompte Volt huet, iwwerdeems de niddereg-resistenz Substrat.
Zousätzlech sinn Epitaxietechnologien wéi Dampphasepitaxie a Flëssegphasepitaxie vu GaAs an aner III-V, II-VI an aner molekulare Verbindungshalbleitermaterialien och staark entwéckelt a sinn d'Basis fir déi meescht Mikrowellengeräter, optoelektronesch Geräter, Kraaft ginn. Et ass eng onverzichtbar Prozesstechnologie fir d'Produktioun vun Apparater, besonnesch déi erfollegräich Uwendung vu molekulare Strahl a Metall organescher Dampphase-Epitaxie Technologie an dënnen Schichten, Superlattices, Quantewellen, gespannt Supergitter, an Atomniveau Dënn-Schicht Epitaxie, wat en neie Schrëtt an der Halbleiterfuerschung ass. D'Entwécklung vun der "Energiegurttechnik" am Feld huet e festen Fundament geluecht.
A prakteschen Uwendungen gi breet Bandgap Hallefleitgeräter bal ëmmer op der epitaxialer Schicht gemaach, an de Siliziumkarbidwafer selwer déngt nëmmen als Substrat. Dofir ass d'Kontroll vun der epitaxialer Schicht e wichtege Bestanddeel vun der breet Bandgap Hallefleitindustrie.
7 grouss Fäegkeeten an der Epitaxistechnologie
1. Héich (niddereg) Resistenz Epitaxialschichten kënnen epitaxial op nidderegen (héich) Resistenzsubstrater ugebaut ginn.
2. D'N (P) Typ epitaxial Schicht kann epitaxial op de P (N) Typ Substrat ugebaut ginn fir e PN Kräizung direkt ze bilden. Et gëtt kee Kompensatiounsproblem wann Dir d'Diffusiounsmethod benotzt fir e PN Kräizung op engem eenzege Kristallsubstrat ze maachen.
3. Kombinéiert mat Maskentechnologie gëtt selektiv epitaxial Wuesstum an designéierte Beräicher gemaach, Konditioune fir d'Produktioun vun integréierte Circuiten an Apparater mat spezielle Strukturen ze kreéieren.
4. D'Zort an d'Konzentratioun vun Doping kann no Bedierfnesser während der epitaxial Wuesstem Prozess geännert ginn. D'Ännerung vun der Konzentratioun kann eng plötzlech Ännerung oder eng lues Ännerung sinn.
5. Et kann heterogen, Multi-Layer, Multi-Komponente-Verbindungen an ultra-dënnen Schichten mat variabelen Komponenten wuessen.
6. Epitaxialwachstum kann bei enger Temperatur méi niddereg wéi de Schmelzpunkt vum Material gemaach ginn, de Wuesstumsrate ass kontrolléierbar, an de epitaxialen Wuesstum vun der Atomniveaudicke kann erreecht ginn.
7. Et kann eenzel Kristallmaterialien wuessen, déi net gezunn kënne ginn, wéi GaN, eenzel Kristallschichten vun tertiären a quaternäre Verbindungen, etc.
Post Zäit: Mee-13-2024