Kif is-saffi epitassjali jgħinu lill-apparati semikondutturi?

L-oriġini tal-wafer epitassjali isem

L-ewwel, ejja popularize kunċett żgħir: il-preparazzjoni tal-wejfer tinkludi żewġ rabtiet ewlenin: il-preparazzjoni tas-sottostrat u l-proċess epitassjali. Is-sottostrat huwa wejfer magħmul minn materjal ta 'kristall wieħed semikonduttur. Is-sottostrat jista 'jidħol direttament fil-proċess tal-manifattura tal-wejfers biex jipproduċi apparati semikondutturi, jew jista' jiġi pproċessat minn proċessi epitassjali biex jipproduċi wejfers epitassjali. Epitaxy tirreferi għall-proċess tat-tkabbir ta 'saff ġdid ta' kristall wieħed fuq substrat ta 'kristall wieħed li ġie pproċessat bir-reqqa permezz ta' qtugħ, tħin, illustrar, eċċ. Il-kristall wieħed il-ġdid jista 'jkun l-istess materjal bħas-sottostrat, jew jista' jkun a materjal differenti (omoġenju) epitassija jew eteroepitassija). Minħabba li s-saff tal-kristall wieħed il-ġdid jestendi u jikber skont il-fażi tal-kristall tas-sottostrat, jissejjaħ saff epitassjali (il-ħxuna normalment tkun ftit mikroni, filwaqt li s-silikon bħala eżempju: it-tifsira tat-tkabbir epitassjali tas-silikon hija fuq waħda tas-silikon sottostrat tal-kristall b'ċerta orjentazzjoni tal-kristall Saff ta 'kristall b'integrità tajba tal-istruttura tal-kannizzata u reżistenza u ħxuna differenti bl-istess kristall. orjentazzjoni hekk kif is-sottostrat jitkabbar), u s-sottostrat bis-saff epitassjali jissejjaħ wejfer epitassjali (wejfer epitassjali = saff epitassjali + substrat). Meta l-apparat isir fuq is-saff epitassjali, jissejjaħ epitassi pożittiva. Jekk l-apparat huwa magħmul fuq is-sottostrat, huwa msejjaħ epitaxy reverse. F'dan iż-żmien, is-saff epitassjali għandu biss rwol ta 'appoġġ.

Wejfer illustrat

Metodi ta 'tkabbir epitassjali

Epitassi tar-raġġ molekulari (MBE): Hija teknoloġija ta 'tkabbir epitassjali semikondutturi mwettqa taħt kundizzjonijiet ta' vakwu ultra-għoli. F'din it-teknika, il-materjal tas-sors jiġi evaporat fil-forma ta 'raġġ ta' atomi jew molekuli u mbagħad depożitat fuq sottostrat kristallin. MBE hija teknoloġija ta 'tkabbir ta' film irqiq semikonduttur preċiż ħafna u kontrollabbli li tista 'tikkontrolla b'mod preċiż il-ħxuna tal-materjal depożitat fil-livell atomiku.
CVD organiku tal-metall (MOCVD): Fil-proċess MOCVD, metall organiku u gass tal-idrur N gass li fih l-elementi meħtieġa huma fornuti lis-sottostrat f'temperatura xierqa, jgħaddu minn reazzjoni kimika biex jiġġeneraw il-materjal semikonduttur meħtieġ, u jiġu depożitati fuq is-sottostrat fuq, filwaqt li l-komposti li jifdal u l-prodotti ta 'reazzjoni huma skarikati.
Epitaxy tal-fażi tal-fwar (VPE): Epitaxy tal-fażi tal-fwar hija teknoloġija importanti li tintuża komunement fil-produzzjoni ta 'apparati semikondutturi. Il-prinċipju bażiku huwa li jittrasporta l-fwar ta 'sustanzi jew komposti elementali f'gass trasportatur, u jiddepożita kristalli fuq is-sottostrat permezz ta' reazzjonijiet kimiċi.

X'problemi jsolvi l-proċess tal-epitassija?

Materjali tal-kristall wieħed bl-ingrossa biss ma jistgħux jissodisfaw il-ħtiġijiet dejjem jikbru tal-manifattura ta 'diversi apparati semikondutturi. Għalhekk, it-tkabbir epitassjali, teknoloġija ta 'tkabbir ta' materjal ta 'kristall wieħed b'saff irqiq, ġie żviluppat fl-aħħar tal-1959. Allura x'kontribut speċifiku għandha t-teknoloġija tal-epitassja għall-avvanz tal-materjali?

Għas-silikon, meta t-teknoloġija tat-tkabbir epitassjali tas-silikon bdiet, kien verament żmien diffiċli għall-produzzjoni ta 'transisters ta' frekwenza għolja u ta 'qawwa għolja tas-silikon. Mill-perspettiva tal-prinċipji tat-transistor, biex tinkiseb frekwenza għolja u qawwa għolja, il-vultaġġ tat-tqassim taż-żona tal-kollettur għandu jkun għoli u r-reżistenza tas-serje għandha tkun żgħira, jiġifieri, il-waqgħa tal-vultaġġ ta 'saturazzjoni għandha tkun żgħira. L-ewwel jeħtieġ li r-reżistività tal-materjal fiż-żona tal-ġbir għandha tkun għolja, filwaqt li l-aħħar teħtieġ li r-reżistività tal-materjal fiż-żona tal-ġbir għandha tkun baxxa. Iż-żewġ provinċji huma kontradittorji għal xulxin. Jekk il-ħxuna tal-materjal fiż-żona tal-kollettur titnaqqas biex titnaqqas ir-reżistenza tas-serje, il-wejfer tas-silikon ikun irqiq wisq u fraġli biex jiġi pproċessat. Jekk ir-reżistività tal-materjal titnaqqas, tikkontradixxi l-ewwel rekwiżit. Madankollu, l-iżvilupp tat-teknoloġija epitassjali kien ta 'suċċess. solvut din id-diffikultà.

Soluzzjoni: Kabbar saff epitassjali ta 'reżistenza għolja fuq sottostrat ta' reżistenza estremament baxxa, u agħmel l-apparat fuq is-saff epitassjali. Dan is-saff epitassjali ta 'reżistenza għolja jiżgura li t-tubu għandu vultaġġ għoli ta' tqassim, filwaqt li s-sottostrat ta 'reżistenza baxxa Inaqqas ukoll ir-reżistenza tas-sottostrat, u b'hekk inaqqas il-waqgħa tal-vultaġġ ta' saturazzjoni, u b'hekk issolvi l-kontradizzjoni bejn it-tnejn.

Barra minn hekk, teknoloġiji epitaxy bħal epitaxy tal-fażi tal-fwar u epitaxy tal-fażi likwida ta 'GaAs u materjali oħra semikondutturi ta' komposti molekulari III-V, II-VI u materjali semikondutturi komposti molekulari oħra wkoll ġew żviluppati ħafna u saru l-bażi għal ħafna apparati microwave, apparati optoelettroniċi, enerġija Hija teknoloġija ta 'proċess indispensabbli għall-produzzjoni ta' apparati, speċjalment l-applikazzjoni b'suċċess ta 'raġġ molekulari u teknoloġija ta' epitassi tal-fażi tal-fwar organiku tal-metall f'saffi irqaq, superlattices, quantum bjar, superlattices tensjoni, u epitassi ta 'saff irqiq ta' livell atomiku, li huwa pass ġdid fir-riċerka tas-semikondutturi. L-iżvilupp ta '"inġinerija taċ-ċinturin tal-enerġija" fil-qasam stabbilixxa pedament sod.

F'applikazzjonijiet prattiċi, apparati semikondutturi bandgap wiesa 'kważi dejjem isiru fuq is-saff epitassjali, u l-wejfer tal-karbur tas-silikon innifsu jservi biss bħala s-sottostrat. Għalhekk, il-kontroll tas-saff epitassjali huwa parti importanti mill-industrija tas-semikondutturi bandgap wiesgħa.

7 ħiliet ewlenin fit-teknoloġija tal-epitassija

1. Saffi epitassjali ta 'reżistenza għolja (baxxa) jistgħu jitkabbru b'mod epitassjali fuq sottostrati ta' reżistenza baxxa (għolja).
2. Is-saff epitassjali tat-tip N (P) jista 'jiġi mkabbar b'mod epitassjali fuq is-sottostrat tat-tip P (N) biex jifforma junction PN direttament. M'hemm l-ebda problema ta 'kumpens meta tuża l-metodu ta' diffużjoni biex tagħmel junction PN fuq substrat ta 'kristall wieħed.
3. Flimkien mat-teknoloġija tal-maskra, it-tkabbir epitassjali selettiv jitwettaq f'żoni magħżula, u joħloq kundizzjonijiet għall-produzzjoni ta 'ċirkwiti integrati u apparati bi strutturi speċjali.
4. It-tip u l-konċentrazzjoni tad-doping jistgħu jinbidlu skont il-ħtiġijiet matul il-proċess tat-tkabbir epitassjali. Il-bidla fil-konċentrazzjoni tista 'tkun bidla f'daqqa jew bidla bil-mod.
5. Jista 'jikber komposti eteroġeni, b'ħafna saffi, b'ħafna komponenti u saffi ultra-rqaq b'komponenti varjabbli.
6. It-tkabbir epitassjali jista 'jsir f'temperatura aktar baxxa mill-punt tat-tidwib tal-materjal, ir-rata tat-tkabbir hija kontrollabbli, u tkabbir epitassjali ta' ħxuna ta 'livell atomiku jista' jinkiseb.
7. Jista 'jkabbar materjali ta' kristall wieħed li ma jistgħux jinġibdu, bħal GaN, saffi ta 'kristall wieħed ta' komposti terzjarji u kwaternarji, eċċ.