Како епитаксијалните слоеви им помагаат на полупроводничките уреди?

Потеклото на името епитаксијална нафора

Прво, ајде да популаризираме мал концепт: подготовката на нафора вклучува две главни врски: подготовка на подлогата и епитаксијален процес. Подлогата е нафора изработена од полупроводнички еднокристален материјал. Подлогата може директно да влезе во процесот на производство на нафора за да произведе полупроводнички уреди, или може да се обработи со епитаксијални процеси за да произведе епитаксијални наполитанки. Епитаксијата се однесува на процесот на одгледување на нов слој од еднокристал на една кристална подлога која е внимателно обработена со сечење, мелење, полирање итн. Новиот единечен кристал може да биде ист материјал како подлогата или може да биде различен материјал (хомогена) епитаксија или хетероепитаксии). Бидејќи новиот еднокристален слој се протега и расте според кристалната фаза на подлогата, тој се нарекува епитаксијален слој (дебелината е обично неколку микрони, земајќи го како пример силиконот: значењето на силициумскиот епитаксијален раст е на силиконски сингл кристална подлога со одредена кристална ориентација Слој од кристал со добар интегритет на решеткаста структура и различна отпорност и дебелина со истиот кристална ориентација како што се одгледува подлогата), а подлогата со епитаксијален слој се нарекува епитаксијална обланда (епитаксијална обланда = епитаксијален слој + подлога). Кога уредот е направен на епитаксијалниот слој, тоа се нарекува позитивна епитаксија. Ако уредот е направен на подлогата, тоа се нарекува обратна епитаксија. Во тоа време, епитаксијалниот слој игра само споредна улога.

Полиран нафора

Епитаксијални методи на раст

Молекуларна епитаксија на зрак (MBE): Тоа е полупроводничка епитаксијална технологија за раст изведена во услови на ултра висок вакуум. Во оваа техника, изворниот материјал се испарува во форма на зрак од атоми или молекули, а потоа се депонира на кристална подлога. MBE е многу прецизна и контролирана технологија за раст на полупроводнички тенок филм која може прецизно да ја контролира дебелината на депонираниот материјал на атомско ниво.
Метал органски CVD (MOCVD): Во процесот MOCVD, органскиот метал и хидридниот гас N што ги содржи потребните елементи се доставуваат до подлогата на соодветна температура, подлежат на хемиска реакција за да се генерира потребниот полупроводнички материјал и се депонираат на подлогата. на, додека останатите соединенија и производи од реакцијата се испуштаат.
Епитаксија на пареа фаза (VPE): Епитаксијата на пареа фаза е важна технологија која најчесто се користи во производството на полупроводнички уреди. Основниот принцип е да се транспортира пареата на елементарните материи или соединенија во гас-носител и да се таложат кристали на подлогата преку хемиски реакции.

Кои проблеми ги решава процесот на епитаксијата?

Само масовните еднокристални материјали не можат да ги задоволат растечките потреби за производство на различни полупроводнички уреди. Затоа, епитаксијалниот раст, тенкослојната технологија за раст на материјалот со еден кристал, беше развиена на крајот на 1959 година. Значи, каков специфичен придонес има технологијата на епитаксијата за унапредување на материјалите?

За силиконот, кога започна технологијата за епитаксиален раст на силициум, беше навистина тешко време за производство на силиконски транзистори со висока фреквенција и моќност. Од гледна точка на принципите на транзистор, за да се добие висока фреквенција и висока моќност, пробивниот напон на колекторската област мора да биде висок, а серискиот отпор мора да биде мал, односно падот на напонот на заситеноста мора да биде мал. Првото бара отпорноста на материјалот во собирната област да биде висока, додека втората бара отпорноста на материјалот во зоната на собирање да биде мала. Двете провинции се контрадикторни една на друга. Ако дебелината на материјалот во областа на колекторот се намали за да се намали серискиот отпор, силиконската обланда ќе биде премногу тенка и кревка за да се обработи. Ако отпорноста на материјалот се намали, тоа ќе биде во спротивност со првото барање. Сепак, развојот на епитаксијалната технологија е успешен. ја реши оваа тешкотија.

Решение: Одгледајте епитаксијален слој со висока отпорност на подлога со екстремно низок отпор и направете го уредот на епитаксијален слој. Овој епиаксијален слој со висока отпорност осигурува дека цевката има висок пробивен напон, додека подлогата со низок отпор, исто така, ја намалува отпорноста на подлогата, со што се намалува падот на напонот на заситеноста, а со тоа се решава противречноста помеѓу двете.

Дополнително, технологиите на епитаксии, како што се епитаксијата на пареа фаза и епитаксијата во течна фаза на GaAs и други III-V, II-VI и други молекуларни соединенија полупроводнички материјали, исто така се многу развиени и станаа основа за повеќето микробранови уреди, оптоелектронски уреди, моќност Тоа е незаменлива процесна технологија за производство на уреди, особено успешна примена на технологијата за епитаксија на молекуларен сноп и метална органска пареа фаза во тенки слоеви, суперрешетки, квантни бунари, затегнати суперрешетки и тенкослојна епитаксија на атомско ниво, што е нов чекор во истражувањето на полупроводниците. Развојот на „инженерството на енергетскиот појас“ на терен постави цврста основа.

Во практична примена, полупроводничките уреди со широка лента речиси секогаш се прават на епитаксијалниот слој, а самата нафора од силициум карбид служи само како подлога. Затоа, контролата на епитаксијалниот слој е важен дел од индустријата за полупроводници со широк опсег.

7 главни вештини во технологијата на епитаксијата

1. Епитаксијалните слоеви со висок (низок) отпор може епитаксиално да се одгледуваат на подлоги со низок (висок) отпор.
2. Епитаксијалниот слој од типот N (P) може епитаксиално да се одгледува на подлогата од типот P (N) за директно да формира PN спој. Нема проблем со компензација кога се користи методот на дифузија за да се направи PN спој на една кристална подлога.
3. Во комбинација со технологијата за маски, селективен епитаксијален раст се изведува во одредени области, создавајќи услови за производство на интегрирани кола и уреди со посебни структури.
4. Видот и концентрацијата на допингот може да се менуваат во зависност од потребите за време на процесот на епитаксијален раст. Промената на концентрацијата може да биде ненадејна промена или бавна промена.
5. Може да расте хетерогени, повеќеслојни, повеќекомпонентни соединенија и ултра тенки слоеви со променливи компоненти.
6. Епитаксијалниот раст може да се изврши на температура пониска од точката на топење на материјалот, стапката на раст може да се контролира и може да се постигне епитаксијален раст на дебелината на атомско ниво.
7. Може да одгледува еднокристални материјали кои не можат да се влечат, како што се GaN, еднокристални слоеви на терциерни и кватернарни соединенија итн.