Epitaxial အလွှာများသည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကိရိယာများကို မည်သို့ကူညီပေးသနည်း။

epitaxial wafer ဟူသောအမည်၏မူလအစ

ပထမဦးစွာ၊ အယူအဆလေးတစ်ခုကို လူကြိုက်များကြပါစို့- wafer ပြင်ဆင်မှုတွင် အဓိက လင့်နှစ်ခုပါဝင်သည်- အလွှာပြင်ဆင်မှုနှင့် epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်။ အလွှာသည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း တစ်ခုတည်းဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော wafer တစ်မျိုးဖြစ်သည်။ အလွှာသည် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာကိရိယာများထုတ်လုပ်ရန် wafer ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် တိုက်ရိုက်ဝင်ရောက်နိုင်သည်၊ သို့မဟုတ် epitaxial wafers များထုတ်လုပ်ရန်အတွက် epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်များဖြင့်လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။ Epitaxy ဆိုသည်မှာ ဖြတ်တောက်ခြင်း၊ ကြိတ်ခွဲခြင်း၊ ပွတ်တိုက်ခြင်း စသည်တို့ဖြင့် ဂရုတစိုက်လုပ်ဆောင်ပြီး တစ်ခုတည်းသော သလင်းကျောက်အလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် ကြီးထွားလာသော လုပ်ငန်းစဉ်ကို ရည်ညွှန်းပါသည်။ တစ်ခုတည်းသော crystal အသစ်သည် အလွှာနှင့် တူညီသောပစ္စည်းဖြစ်နိုင်သည် မတူညီသောပစ္စည်း (တစ်သားတည်းရှိ) epitaxy သို့မဟုတ် heteroepitaxy)။ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာအသစ်သည် အလွှာ၏ပုံဆောင်ခဲအဆင့်အလိုက် ချဲ့ထွင်ကြီးထွားလာသောကြောင့် ၎င်းကို epitaxial အလွှာဟုခေါ်သည် (အထူသည် အများအားဖြင့် အနည်းငယ်မျှသာဖြစ်ပြီး၊ ဆီလီကွန်ကို နမူနာယူ၍ ဆီလီကွန် epitaxial ကြီးထွားမှု၏အဓိပ္ပာယ်မှာ ဆီလီကွန်တစ်ခုတည်းပေါ်တွင်ဖြစ်သည်။ အချို့သော crystal orientation ရှိသော crystal substrate သည် ကောင်းမွန်သော ရာဇမတ်ကွက်ဖွဲ့စည်းပုံ ခိုင်မာမှုနှင့် မတူညီသော ခံနိုင်ရည်ရှိပြီး အထူရှိသော crystal ၏ အလွှာတစ်ခု၊ epitaxial အလွှာပါရှိသောအလွှာကို epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate) ဟုခေါ်သည်။ ကိရိယာကို epitaxial အလွှာတွင်ပြုလုပ်သောအခါ၊ ၎င်းကို positive epitaxy ဟုခေါ်သည်။ ကိရိယာကို ကြမ်းပြင်ပေါ်တွင် ပြုလုပ်ပါက၊ ၎င်းကို reverse epitaxy ဟုခေါ်သည်။ ယခုအချိန်တွင်၊ epitaxial အလွှာသည် ထောက်ကူပေးသည့် အခန်းကဏ္ဍတွင်သာရှိသည်။

ဆပ်ပြာ

Epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းများ

Molecular beam epitaxy (MBE): ၎င်းသည် အလွန်မြင့်မားသော လေဟာနယ်အခြေအနေအောက်တွင် လုပ်ဆောင်သည့် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤနည်းစနစ်တွင် အရင်းအမြစ်ပစ္စည်းကို အက်တမ် သို့မဟုတ် မော်လီကျူးများ၏ အလင်းတန်းပုံစံဖြင့် အငွေ့ပျံပြီး ပုံဆောင်ခဲအလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် အပ်နှံသည်။ MBE သည် အလွန်တိကျပြီး ထိန်းချုပ်နိုင်သော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပါးလွှာသော ဖလင်ကြီးထွားမှုနည်းပညာဖြစ်ပြီး အက်တမ်အဆင့်တွင် အပ်နှံထားသော ပစ္စည်းများ၏ အထူကို အတိအကျ ထိန်းချုပ်ပေးနိုင်သည်။
သတ္တုအော်ဂဲနစ် CVD (MOCVD) : MOCVD လုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ လိုအပ်သောဒြပ်စင်များပါရှိသော အော်ဂဲနစ်သတ္တုနှင့် ဟိုက်ဒရိုက်ဓာတ်ငွေ့ N ဓာတ်ငွေ့ကို သင့်လျော်သောအပူချိန်ဖြင့် အလွှာထဲသို့ ဖြည့်ဆည်းပေးကာ လိုအပ်သော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကို ထုတ်ပေးရန်အတွက် ဓာတုတုံ့ပြန်မှုခံယူကာ၊ အလွှာပေါ်တွင် အပ်နှံထားသည်။ ကျန်ဒြပ်ပေါင်းများနှင့် တုံ့ပြန်မှု ထုတ်ကုန်များကို ဖယ်ရှားနေစဉ်တွင်၊
Vapor phase epitaxy (VPE): Vapor phase epitaxy သည် semiconductor ကိရိယာများ ထုတ်လုပ်ရာတွင် အသုံးများသော အရေးကြီးသော နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ အခြေခံနိယာမမှာ သယ်ဆောင်သူဓာတ်ငွေ့တစ်ခုတွင် ဒြပ်စင်ဒြပ်စင် သို့မဟုတ် ဒြပ်ပေါင်းများ၏ အခိုးအငွေ့များကို သယ်ဆောင်ရန်နှင့် ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများမှတစ်ဆင့် အလွှာအပေါ်ပုံဆောင်ခဲများကို အပ်နှံရန်ဖြစ်သည်။

epitaxy ဖြစ်စဉ်က ဘယ်လိုပြဿနာတွေကို ဖြေရှင်းပေးသလဲ။

အမြောက်အများ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ပစ္စည်းများသာ အမျိုးမျိုးသော ဆီမီးကွန်ဒတ်တာ ကိရိယာများ ထုတ်လုပ်ခြင်း၏ ကြီးထွားလာသော လိုအပ်ချက်များကို မဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ပါ။ ထို့ကြောင့်၊ epitaxial ကြီးထွားမှု၊ ပါးလွှာသောတစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲရုပ်ကြီးထွားမှုနည်းပညာကို 1959 နှစ်ကုန်ပိုင်းတွင်တီထွင်ခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့် epitaxy နည်းပညာသည် ပစ္စည်းများ၏တိုးတက်မှုအတွက်မည်သည့်တိကျသောပံ့ပိုးကူညီမှုပေးသနည်း။

ဆီလီကွန်အတွက်၊ ဆီလီကွန် epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာစတင်သောအခါ၊ ၎င်းသည် ဆီလီကွန်ကြိမ်နှုန်းမြင့်နှင့် ပါဝါမြင့်ထရန်စစ္စတာများထုတ်လုပ်ရန် အမှန်တကယ်ခက်ခဲသောအချိန်ဖြစ်သည်။ ထရန်စစ္စတာမူများကို ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းနှင့် ပါဝါမြင့်မားမှုရရှိရန် စုဆောင်းဧရိယာ၏ပြိုကွဲဗို့အားသည် မြင့်မားရမည်ဖြစ်ပြီး စီးရီးခံနိုင်ရည်မှာ သေးငယ်ရမည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ရွှဲဗို့အားကျဆင်းမှုသည် သေးငယ်ရမည်ဖြစ်သည်။ စုဆောင်းဧရိယာရှိ ပစ္စည်း၏ ခံနိုင်ရည်သည် မြင့်မားရန် လိုအပ်ပြီး နောက်တစ်ခုက စုဆောင်းဧရိယာရှိ ပစ္စည်း၏ ခံနိုင်ရည်အား နည်းပါးရန် လိုအပ်သည်။ ပြည်နယ်နှစ်ခုသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။ စီးရီးခံနိုင်ရည်ကို လျှော့ချရန် စုဆောင်းဧရိယာရှိ ပစ္စည်း၏ အထူကို လျှော့ချပါက၊ ဆီလီကွန် wafer သည် စီမံဆောင်ရွက်ရန် အလွန်ပါးလွှာပြီး ပျက်စီးလွယ်သည်။ ပစ္စည်း၏ခံနိုင်ရည်အား လျော့သွားပါက၊ ၎င်းသည် ပထမလိုအပ်ချက်နှင့် ဆန့်ကျင်နေပါသည်။ သို့သော် epitaxial နည်းပညာ၏ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအောင်မြင်ခဲ့သည်။ ဒီအခက်အခဲကို ဖြေရှင်းပေးတယ်။

ဖြေရှင်းချက်- အလွန်နည်းသော ခုခံမှုနည်းသော အလွှာပေါ်တွင် ခုခံနိုင်စွမ်းမြင့်မားသော epitaxial အလွှာကို ကြီးထွားစေပြီး စက်ပစ္စည်းကို epitaxial အလွှာပေါ်တွင် ပြုလုပ်ပါ။ ဤခုခံမှုမြင့်မားသော epitaxial အလွှာသည် ပြွန်တွင် မြင့်မားသောပြိုကွဲဗို့အားရှိကြောင်း သေချာစေပြီး၊ ခုခံမှုနည်းသောအလွှာသည် ၎င်းသည် အလွှာ၏ခုခံအားကိုလည်း လျှော့ချပေးကာ ရွှဲဗို့အားကျဆင်းမှုကိုလည်း လျှော့ချပေးကာ ၎င်းတို့နှစ်ခုကြားရှိ ကွဲလွဲမှုများကို ဖြေရှင်းပေးပါသည်။

ထို့အပြင်၊ GaAs ၏အငွေ့အဆင့် epitaxy နှင့် liquid phase epitaxy ကဲ့သို့သော epitaxy နည်းပညာများသည် အလွန်ဖွံ့ဖြိုးပြီး မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်စက်များ၊ optoelectronic ကိရိယာများ၊ ပါဝါ၊ အထူးသဖြင့် အလွှာလွှာများတွင် မော်လီကျူးအလင်းတန်းနှင့် သတ္တုအော်ဂဲနစ်ငွေ့အဆင့် epitaxy နည်းပညာကို အောင်မြင်စွာ အသုံးချသည့် စက်ပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်မှုအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော လုပ်ငန်းစဉ်နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ စူပါလတ်တီကျစ်များ၊ ကွမ်တမ်ရေတွင်းများ၊ တင်းကြပ်ထားသော စူပါလက်တီများနှင့် အက်တမ်အဆင့် ပါးလွှာသော အလွှာ အီတာဆီများ၊ နယ်ပယ်တွင် "စွမ်းအင်ခါးပတ်အင်ဂျင်နီယာ" ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးသည်ခိုင်မာသောအခြေခံအုတ်မြစ်ကိုချခဲ့သည်။

လက်တွေ့အသုံးချမှုတွင်၊ ကျယ်ပြန့်သော bandgap တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းကိရိယာများကို epitaxial အလွှာပေါ်တွင် အမြဲတမ်းနီးပါးပြုလုပ်ထားပြီး ဆီလီကွန်ကာဘိုင်ဝေဖာကိုယ်တိုင်က အလွှာအဖြစ်သာ လုပ်ဆောင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ epitaxial အလွှာ၏ထိန်းချုပ်မှုသည်ကျယ်ပြန့် bandgap တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးစက်လုပ်ငန်း၏အရေးကြီးသောအစိတ်အပိုင်းဖြစ်သည်။

epitaxy နည်းပညာတွင် အဓိက ကျွမ်းကျင်မှု 7 ခု

1. High (low) resistance epitaxial layers သည် အနိမ့် (high) resistance substrate တွင် epitaxially ကြီးထွားနိုင်သည်။
2. N (P) အမျိုးအစား epitaxial အလွှာသည် PN လမ်းဆုံကို တိုက်ရိုက်ဖွဲ့စည်းရန် P (N) အမျိုးအစား အလွှာပေါ်တွင် epitaxially ကြီးထွားနိုင်သည်။ ပုံဆောင်ခဲအလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် PN လမ်းဆုံတစ်ခုပြုလုပ်ရန် ပျံ့နှံ့မှုနည်းလမ်းကိုအသုံးပြုသည့်အခါ လျော်ကြေးငွေပြဿနာမရှိပါ။
3. မျက်နှာဖုံးနည်းပညာဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော၊ ရွေးချယ်ထားသော epitaxial ကြီးထွားမှုကို သတ်မှတ်ထားသော နေရာများတွင် လုပ်ဆောင်ပြီး အထူးဖွဲ့စည်းပုံများဖြင့် ပေါင်းစပ် circuit များနှင့် စက်ပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် အခြေအနေများကို ဖန်တီးပေးပါသည်။
4. epitaxial ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း လိုအပ်ချက်များအရ တားမြစ်ဆေး၏ အမျိုးအစားနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုကို ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ အာရုံစူးစိုက်မှုပြောင်းလဲမှုသည် ရုတ်တရက်ပြောင်းလဲမှု သို့မဟုတ် နှေးကွေးသောပြောင်းလဲမှုဖြစ်နိုင်သည်။
5. ၎င်းသည် ကွဲပြားနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများနှင့်အတူ ကွဲပြားသော အလွှာပေါင်းစုံ၊ အစိတ်အပိုင်းပေါင်းစုံ ဒြပ်ပေါင်းများနှင့် အလွန်ပါးလွှာသော အလွှာများကို ကြီးထွားစေနိုင်သည်။
6. Epitaxial ကြီးထွားမှုကို ပစ္စည်း၏ အရည်ပျော်မှတ်ထက် နိမ့်သော အပူချိန်တွင် လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး ကြီးထွားနှုန်းကို ထိန်းချုပ်နိုင်ကာ အက်တမ်အဆင့် အထူ၏ epitaxial ကြီးထွားမှုကို ရရှိနိုင်သည်။
7. ၎င်းသည် ဆွဲမရနိုင်သော တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲ ပစ္စည်းများဖြစ်သည့် GaN၊ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများနှင့် လေးပုံတရီဒြပ်ပေါင်းများ စသည်တို့ကို ကြီးထွားစေနိုင်သည်။