අර්ධ සන්නායක උපාංග සඳහා epitaxial ස්ථර උපකාර කරන්නේ කෙසේද?

epitaxial වේෆර් යන නාමයේ ආරම්භය

පළමුව, අපි කුඩා සංකල්පයක් ප්‍රචලිත කරමු: වේෆර් සැකසීමට ප්‍රධාන සබැඳි දෙකක් ඇතුළත් වේ: උපස්ථරය සකස් කිරීම සහ එපිටාක්සියල් ක්‍රියාවලිය. උපස්ථරය යනු අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටික ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද වේෆරයකි. අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා උපස්ථරයට සෘජුවම වේෆර් නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියට ඇතුළු විය හැකිය, නැතහොත් එය epitaxial ක්‍රියාවලීන් මගින් සකස් කර එපිටාක්සියල් වේෆර් නිපදවිය හැක. Epitaxy යනු කැපීම, ඇඹරීම, ඔප දැමීම යනාදිය මගින් ප්‍රවේශමෙන් සකස් කරන ලද තනි ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත තනි ස්ඵටික ස්ථරයක් වැඩීමේ ක්‍රියාවලියයි. නව තනි ස්ඵටිකය උපස්ථරයට සමාන ද්‍රව්‍ය විය හැකිය, නැතහොත් එය විය හැකිය විවිධ ද්රව්ය (සමජාතීය) epitaxy හෝ heteroepitaxy). උපස්ථරයේ ස්ඵටික අවධිය අනුව නව තනි ස්ඵටික ස්ථරය දිගු වී වර්ධනය වන නිසා, එය epitaxial ස්ථරයක් ලෙස හැඳින්වේ (ඝනකම සාමාන්‍යයෙන් මයික්‍රෝන කිහිපයකි, සිලිකන් උදාහරණයක් ලෙස: සිලිකන් එපිටාක්සියල් වර්ධනයේ තේරුම සිලිකන් තනි මත වේ. නිශ්චිත ස්ඵටික දිශානතියක් සහිත ස්ඵටික උපස්ථරයක් හොඳ දැලිස් ව්‍යුහයේ අඛණ්ඩතාව සහ විවිධ ප්‍රතිරෝධක සහ ඝනකම සහිත ස්ඵටික ස්ථරයකි උපස්ථරය වර්ධනය වන විට ස්ඵටික දිශානතිය), සහ epitaxial ස්ථරය සහිත උපස්ථරය epitaxial වේෆර් (epitaxial wafer = epitaxial ස්ථරය + උපස්ථරය) ලෙස හැඳින්වේ. උපාංගය epitaxial ස්ථරය මත සාදන විට, එය ධන epitaxy ලෙස හැඳින්වේ. උපස්ථරය මත උපාංගය සාදා ඇත්නම්, එය ප්‍රතිලෝම epitaxy ලෙස හැඳින්වේ. මෙම අවස්ථාවේදී, epitaxial ස්ථරය පමණක් උපකාරක භූමිකාවක් ඉටු කරයි.

ඔප දැමූ වේෆර්

අපිච්ඡද වර්ධන ක්රම

අණුක කදම්භ epitaxy (MBE): එය අධි-ඉහළ රික්ත තත්ත්ව යටතේ සිදු කෙරෙන අර්ධ සන්නායක epitaxial වර්ධන තාක්ෂණයකි. මෙම තාක්ෂණයේ දී, මූලාශ්‍ර ද්‍රව්‍ය පරමාණු හෝ අණු කදම්භයක ආකාරයෙන් වාෂ්ප වී පසුව ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත තැන්පත් වේ. MBE යනු පරමාණුක මට්ටමින් තැන්පත් වූ ද්‍රව්‍යවල ඝනකම නිශ්චිතව පාලනය කළ හැකි ඉතා නිවැරදි සහ පාලනය කළ හැකි අර්ධ සන්නායක තුනී පටල වර්ධන තාක්ෂණයකි.
ලෝහ කාබනික CVD (MOCVD): MOCVD ක්‍රියාවලියේදී, අවශ්‍ය මූලද්‍රව්‍ය අඩංගු කාබනික ලෝහ සහ හයිඩ්‍රයිඩ් වායු N වායුව සුදුසු උෂ්ණත්වයකදී උපස්ථරයට සපයා, අවශ්‍ය අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය ජනනය කිරීම සඳහා රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවකට භාජනය වන අතර උපස්ථරය මත තැන්පත් වේ. මත, ඉතිරි සංයෝග සහ ප්‍රතික්‍රියා නිෂ්පාදන මුදා හරින අතරතුර.
වාෂ්ප අදියර epitaxy (VPE): වාෂ්ප අදියර epitaxy යනු අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනයේදී බහුලව භාවිතා වන වැදගත් තාක්ෂණයකි. මූලික මූලධර්මය නම් වාහක වායුවක මූලද්‍රව්‍ය හෝ සංයෝගවල වාෂ්ප ප්‍රවාහනය කිරීම සහ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා හරහා උපස්ථරය මත ස්ඵටික තැන්පත් කිරීමයි.

epitaxy ක්‍රියාවලිය විසඳන ගැටළු මොනවාද?

තොග තනි ස්ඵටික ද්රව්ය පමණක් විවිධ අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනය වර්ධනය වන අවශ්යතා සපුරාලිය නොහැක. එබැවින්, තුනී ස්ථරයක් සහිත තනි ස්ඵටික ද්‍රව්‍ය වර්ධන තාක්‍ෂණයක් වන epitaxial Growth 1959 අවසානයේ සංවර්ධනය කරන ලදී. එසේනම් ද්‍රව්‍යවල ප්‍රගමනය සඳහා epitaxy තාක්‍ෂණයෙන් ලැබෙන නිශ්චිත දායකත්වය කුමක්ද?

සිලිකන් සඳහා, සිලිකන් අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි බලැති ට්‍රාන්සිස්ටර නිෂ්පාදනය සඳහා සිලිකන් epitaxial වර්ධන තාක්ෂණය ආරම්භ වූ විට, එය ඇත්තෙන්ම දුෂ්කර කාලයක් විය. ට්‍රාන්සිස්ටර මූලධර්මවල දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, ඉහළ සංඛ්‍යාත සහ ඉහළ බලයක් ලබා ගැනීම සඳහා, එකතුකරන්නාගේ ප්‍රදේශයේ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය ඉහළ විය යුතු අතර ශ්‍රේණියේ ප්‍රතිරෝධය කුඩා විය යුතුය, එනම් සංතෘප්ත වෝල්ටීයතා පහත වැටීම කුඩා විය යුතුය. පළමුවැන්නට එකතු කරන ප්‍රදේශයේ ද්‍රව්‍යවල ප්‍රතිරෝධය ඉහළ විය යුතු අතර දෙවැන්නට එකතු කරන ප්‍රදේශයේ ද්‍රව්‍යවල ප්‍රතිරෝධය අඩු විය යුතුය. පළාත් දෙක එකිනෙකට පරස්පරයි. ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධය අඩු කිරීම සඳහා එකතු කරන්නා ප්‍රදේශයේ ඇති ද්‍රව්‍යයේ ඝනකම අඩු කළහොත්, සිලිකන් වේෆරය සැකසීමට නොහැකි තරම් සිහින් සහ බිඳෙන සුළු වේ. ද්රව්යයේ ප්රතිරෝධය අඩු වුවහොත්, එය පළමු අවශ්යතාවයට පටහැනි වනු ඇත. කෙසේ වෙතත්, epitaxial තාක්ෂණය දියුණු කිරීම සාර්ථක වී ඇත. මෙම දුෂ්කරතාවය විසඳා ඇත.

විසඳුම: අතිශයින් අඩු ප්‍රතිරෝධක උපස්ථරයක් මත අධි-ප්‍රතිරෝධක එපිටැක්සියල් ස්ථරයක් වර්ධනය කර උපාංගය එපිටාක්සියල් ස්තරය මත සාදන්න. මෙම අධි-ප්‍රතිරෝධක epitaxial ස්තරය නලයට ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවයක් ඇති බව සහතික කරන අතර අඩු ප්‍රතිරෝධක උපස්ථරය එය උපස්ථරයේ ප්‍රතිරෝධය ද අඩු කරයි, එමඟින් සංතෘප්ත වෝල්ටීයතා පහත වැටීම අඩු කරයි, එමඟින් දෙක අතර ප්‍රතිවිරෝධතාව විසඳයි.

මීට අමතරව, වාෂ්ප අදියර epitaxy සහ GaAs සහ අනෙකුත් III-V, II-VI සහ අනෙකුත් අණුක සංයෝග අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල ද්‍රව අදියර epitaxy වැනි epitaxy තාක්ෂණයන් ද විශාල ලෙස දියුණු වී ඇති අතර බොහෝ ක්ෂුද්‍ර තරංග උපාංග, optoelectronic උපාංග, බලය සඳහා පදනම වී ඇත. එය උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය ක්‍රියාවලි තාක්‍ෂණයකි, විශේෂයෙන් අණුක කදම්භ සහ ලෝහ කාබනික වාෂ්ප අදියර එපිටැක්සි සාර්ථක ලෙස යෙදීම අර්ධ සන්නායක පර්යේෂණයේ නව පියවරක් වන තුනී ස්ථරවල තාක්ෂණය, සුපිරි දැලිස්, ක්වොන්ටම් ළිං, වික්‍රියා කරන ලද සුපිරි දැලිස් සහ පරමාණු මට්ටමේ තුනී ස්ථර එපිටැක්සි. ක්ෂේත්රයේ "බලශක්ති පටි ඉංජිනේරු" සංවර්ධනය ශක්තිමත් පදනමක් දමා ඇත.

ප්‍රායෝගික යෙදීම් වලදී, පුළුල් කලාප ගැප් අර්ධ සන්නායක උපාංග සෑම විටම පාහේ epitaxial ස්තරය මත සාදා ඇති අතර සිලිකන් කාබයිඩ් වේෆරය උපස්ථරය ලෙස පමණක් ක්‍රියා කරයි. එබැවින්, epitaxial ස්ථරය පාලනය කිරීම පුළුල් bandgap අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ වැදගත් කොටසකි.

epitaxy තාක්ෂණයේ ප්‍රධාන කුසලතා 7ක්

1. අඩු (ඉහළ) ප්‍රතිරෝධක උපස්ථර මත අධි (අඩු) ප්‍රතිරෝධක epitaxial ස්ථර එපිටක්සියල් ලෙස වගා කළ හැක.
2. N (P) වර්ගයේ epitaxial ස්තරය P (N) වර්ගයේ උපස්ථරය මත epitaxially වර්ධනය කර PN හන්දියක් සෘජුවම සෑදිය හැක. තනි ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත PN හන්දියක් සෑදීම සඳහා විසරණ ක්රමය භාවිතා කරන විට වන්දි ගැටළුවක් නොමැත.
3. මාස්ක් තාක්ෂණය සමඟ ඒකාබද්ධව, විශේෂිත ව්‍යුහයන් සහිත ඒකාබද්ධ පරිපථ සහ උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා කොන්දේසි නිර්මානය කිරීම, නම් කරන ලද ප්‍රදේශවල වරණීය epitaxial වර්ධනය සිදු කරනු ලැබේ.
4. උත්තේජකයේ වර්ගය සහ සාන්ද්‍රණය එපිටාක්සියල් වර්ධන ක්‍රියාවලියේදී අවශ්‍යතා අනුව වෙනස් කළ හැක. සාන්ද්රණය වෙනස් වීම හදිසි වෙනසක් හෝ මන්දගාමී වෙනසක් විය හැකිය.
5. එය විෂමජාතීය, බහු-ස්ථර, බහු සංරචක සංයෝග සහ විචල්‍ය සංරචක සහිත අතිශය තුනී ස්ථර වර්ධනය විය හැක.
6. ද්‍රව්‍යයේ ද්‍රවාංකයට වඩා අඩු උෂ්ණත්වයකදී එපිටාක්සීය වර්ධනය සිදු කළ හැක, වර්ධන වේගය පාලනය කළ හැකි අතර පරමාණුක මට්ටමේ ඝනකමේ එපිටාක්සියල් වර්ධනයක් ලබා ගත හැක.
7. එය GaN, තෘතීයික සහ චතුර්ථක සංයෝගවල තනි ස්ඵටික ස්ථර වැනි ඇද ගත නොහැකි තනි ස්ඵටික ද්රව්ය වර්ධනය කළ හැකිය.