Происхождение названия эпитаксиальная пластина.
Во-первых, давайте популяризируем небольшую концепцию: подготовка пластин включает в себя два основных звена: подготовку подложки и процесс эпитаксии. Подложка представляет собой пластину из полупроводникового монокристаллического материала. Подложка может напрямую поступать в процесс изготовления пластин для производства полупроводниковых устройств или может быть обработана эпитаксиальными процессами для производства эпитаксиальных пластин. Эпитаксия относится к процессу выращивания нового слоя монокристалла на монокристаллической подложке, которая была тщательно обработана резкой, шлифовкой, полировкой и т. д. Новый монокристалл может быть из того же материала, что и подложка, или это может быть эпитаксия из разных материалов (гомогенная) или гетероэпитаксии). Поскольку новый монокристаллический слой расширяется и растет в соответствии с кристаллической фазой подложки, его называют эпитаксиальным слоем (толщина обычно составляет несколько микрон, на примере кремния: смысл эпитаксиального роста кремния заключается в одиночном кремнии). кристаллическая подложка с определенной ориентацией кристаллов. Выращивается слой кристалла с хорошей целостностью структуры решетки, различным удельным сопротивлением и толщиной с той же ориентацией кристалла, что и подложка), а подложка с эпитаксиальным слоем называется эпитаксиальной пластиной (эпитаксиальная пластина = эпитаксиальный слой + подложка). Когда устройство выполнено на эпитаксиальном слое, это называется положительной эпитаксии. Если устройство изготовлено на подложке, это называется обратной эпитаксией. В это время эпитаксиальный слой играет лишь вспомогательную роль.
Полированная пластина
Методы эпитаксиального роста
Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ): это технология эпитаксиального выращивания полупроводников, выполняемая в условиях сверхвысокого вакуума. В этом методе исходный материал испаряется в виде пучка атомов или молекул, а затем наносится на кристаллическую подложку. MBE — это очень точная и контролируемая технология выращивания тонких полупроводниковых пленок, которая позволяет точно контролировать толщину осаждаемого материала на атомном уровне.
Металлоорганическое CVD (MOCVD): в процессе MOCVD органический металл и газообразный гидрид N, содержащий необходимые элементы, подаются на подложку при соответствующей температуре, подвергаются химической реакции с образованием необходимого полупроводникового материала и осаждаются на подложке. включается, а остальные соединения и продукты реакции выводятся.
Парофазовая эпитаксия (VPE). Парофазовая эпитаксия является важной технологией, обычно используемой в производстве полупроводниковых устройств. Основной принцип заключается в транспортировке паров элементарных веществ или соединений в газе-носителе и осаждении кристаллов на подложке посредством химических реакций.
Какие проблемы решает процесс эпитаксии?
Только объемные монокристаллические материалы не могут удовлетворить растущие потребности производства различных полупроводниковых приборов. Поэтому в конце 1959 года была разработана эпитаксиальный рост, технология выращивания тонкослойных монокристаллических материалов. Так какой же конкретный вклад вносит технология эпитаксии в развитие материалов?
Для кремния, когда началась технология эпитаксиального выращивания кремния, это было действительно трудное время для производства кремниевых высокочастотных и мощных транзисторов. С точки зрения транзисторных принципов, чтобы получить высокую частоту и большую мощность, напряжение пробоя области коллектора должно быть высоким, а последовательное сопротивление должно быть небольшим, то есть падение напряжения насыщения должно быть небольшим. Первое требует, чтобы удельное сопротивление материала в области сбора было высоким, а второе требует, чтобы удельное сопротивление материала в области сбора было низким. Две провинции противоречат друг другу. Если толщину материала в области коллектора уменьшить для уменьшения последовательного сопротивления, кремниевая пластина будет слишком тонкой и хрупкой для обработки. Если удельное сопротивление материала будет уменьшено, это будет противоречить первому требованию. Однако развитие эпитаксиальной технологии оказалось успешным. решил эту трудность.
Решение: Вырастить высокоомный эпитаксиальный слой на чрезвычайно низкоомной подложке и сделать устройство на эпитаксиальном слое. Этот эпитаксиальный слой с высоким удельным сопротивлением гарантирует, что трубка имеет высокое напряжение пробоя, в то время как подложка с низким сопротивлением также снижает сопротивление подложки, тем самым уменьшая падение напряжения насыщения, тем самым разрешая противоречие между ними.
Кроме того, технологии эпитаксии, такие как парофазная эпитаксия и жидкофазная эпитаксия GaAs и других полупроводниковых материалов III-V, II-VI и других молекулярных соединений, также получили большое развитие и стали основой для большинства микроволновых устройств, оптоэлектронных устройств, силовых Это незаменимая технологическая технология для производства устройств, особенно успешного применения технологии молекулярно-лучевой и газофазной эпитаксии металлоорганических соединений в тонких слоях, сверхрешетках, квантовых ямах, напряженных сверхрешетках и тонкослойной эпитаксии на атомном уровне, которая является новый шаг в исследованиях полупроводников. Развитие «энергетического пояса» в этой области заложило прочную основу.
В практических приложениях широкозонные полупроводниковые приборы почти всегда изготавливаются на эпитаксиальном слое, а сама пластина карбида кремния служит лишь подложкой. Таким образом, контроль эпитаксиального слоя является важной частью широкозонной полупроводниковой промышленности.
7 основных навыков в технологии эпитаксии
1. Эпитаксиальные слои с высоким (низким) сопротивлением могут быть эпитаксиально выращены на подложках с низким (высоким) сопротивлением.
2. Эпитаксиальный слой типа N (P) может быть эпитаксиально выращен на подложке типа P (N) для непосредственного формирования PN-перехода. При использовании метода диффузии для создания PN-перехода на монокристаллической подложке проблемы компенсации не возникает.
3. В сочетании с масочной технологией в отведенных местах осуществляется селективный эпитаксиальный рост, создавая условия для производства интегральных схем и устройств со специальной структурой.
4. Тип и концентрация легирования могут быть изменены в зависимости от потребностей в процессе эпитаксиального роста. Изменение концентрации может быть внезапным или медленным.
5. Он может выращивать гетерогенные, многослойные, многокомпонентные соединения и ультратонкие слои с переменными компонентами.
6. Эпитаксиальный рост может осуществляться при температуре ниже температуры плавления материала, скорость роста можно контролировать, и можно достичь эпитаксиального роста толщины на атомном уровне.
7. Он может выращивать монокристаллические материалы, которые невозможно вытянуть, такие как GaN, монокристаллические слои третичных и четвертичных соединений и т. д.
Время публикации: 13 мая 2024 г.