Izvor imena epitaksialne rezine
Najprej popularizirajmo majhen koncept: priprava rezin vključuje dve glavni povezavi: pripravo substrata in epitaksialni postopek. Podlaga je rezina iz polprevodniškega monokristalnega materiala. Substrat lahko neposredno vstopi v postopek izdelave rezin za izdelavo polprevodniških naprav ali pa se lahko obdela z epitaksialnimi postopki za izdelavo epitaksialnih rezin. Epitaksija se nanaša na postopek gojenja nove plasti monokristala na monokristalnem substratu, ki je bil skrbno obdelan z rezanjem, brušenjem, poliranjem itd. Novi monokristal je lahko enak material kot substrat ali pa je različnih materialov (homogena) epitaksija ali heteroepitaksija). Ker se nova monokristalna plast razteza in raste glede na kristalno fazo substrata, se imenuje epitaksialna plast (debelina je običajno nekaj mikronov, če vzamemo silicij kot primer: pomen epitaksialne rasti silicija je na silicijevi enojni plasti). Kristalni substrat z določeno kristalno orientacijo se goji plast kristala z dobro mrežno strukturo in različno upornostjo ter debelino z enako kristalno orientacijo kot substrat), substrat z epitaksialno plastjo pa imenujemo epitaksialna rezina (epitaksialna rezina = epitaksialna plast + substrat). Ko je naprava izdelana na epitaksialni plasti, se imenuje pozitivna epitaksija. Če je naprava izdelana na substratu, se temu reče reverzna epitaksija. V tem času ima epitaksialna plast le podporno vlogo.
Polirana rezina
Metode epitaksialne rasti
Molecular beam epitaxy (MBE): Je tehnologija epitaksialne rasti polprevodnikov, ki se izvaja v pogojih ultravisokega vakuuma. Pri tej tehniki se izvorni material upari v obliki snopa atomov ali molekul in nato odloži na kristalni substrat. MBE je zelo natančna in nadzorovana tehnologija za rast tankega filma polprevodnikov, ki lahko natančno nadzoruje debelino nanesenega materiala na atomski ravni.
Kovinski organski CVD (MOCVD): V procesu MOCVD se organski kovinski in hidridni plin N, ki vsebuje zahtevane elemente, dovaja substratu pri ustrezni temperaturi, je podvržen kemični reakciji, da se ustvari zahtevani polprevodniški material, in se nanese na substrat. vklopi, medtem ko se preostale spojine in reakcijski produkti izpraznijo.
Parna fazna epitaksija (VPE): parna fazna epitaksija je pomembna tehnologija, ki se pogosto uporablja v proizvodnji polprevodniških naprav. Osnovno načelo je prenašanje hlapov elementarnih snovi ali spojin v nosilnem plinu in odlaganje kristalov na podlago s kemičnimi reakcijami.
Katere težave rešuje postopek epitaksije?
Le masovni enokristalni materiali ne morejo zadovoljiti naraščajočih potreb proizvodnje različnih polprevodniških naprav. Zato je bila konec leta 1959 razvita epitaksialna rast, tehnologija rasti tankoslojnega enokristalnega materiala. Kakšen poseben prispevek ima torej tehnologija epitaksije k napredku materialov?
Za silicij, ko se je začela tehnologija epitaksialne rasti silicija, je bil res težak čas za proizvodnjo silicijevih visokofrekvenčnih in visokozmogljivih tranzistorjev. Z vidika načel tranzistorja mora biti za doseganje visoke frekvence in velike moči prebojna napetost kolektorskega območja visoka in serijski upor majhen, kar pomeni, da mora biti padec nasičene napetosti majhen. Prva zahteva, da mora biti upornost materiala v zbiralnem območju visoka, medtem ko druga zahteva, da mora biti upornost materiala v zbiralnem območju nizka. Provinci sta si nasprotujoči. Če se debelina materiala v območju kolektorja zmanjša, da se zmanjša zaporedni upor, bo silicijeva rezina pretanka in krhka za obdelavo. Če se upornost materiala zmanjša, bo to v nasprotju s prvo zahtevo. Vendar je bil razvoj epitaksialne tehnologije uspešen. rešil to težavo.
Rešitev: Izdelajte epitaksialno plast z visoko upornostjo na substratu z izjemno nizko upornostjo in naredite napravo na epitaksialni plasti. Ta epitaksialna plast z visoko upornostjo zagotavlja, da ima cev visoko prebojno napetost, medtem ko substrat z nizkim uporom prav tako zmanjša upor substrata, s čimer se zmanjša padec napetosti nasičenja, s čimer se razreši protislovje med obema.
Poleg tega so se močno razvile tudi tehnologije epitaksije, kot sta epitaksija v parni fazi in epitaksija v tekoči fazi GaAs in drugih polprevodniških materialov III-V, II-VI in drugih molekularnih sestav, ki so postale osnova za večino mikrovalovnih naprav, optoelektronskih naprav, moči Je nepogrešljiva procesna tehnologija za proizvodnjo naprav, zlasti za uspešno uporabo tehnologije epitaksije z molekularnim žarkom in kovinsko organsko parno fazo v tankih plasteh, supermrežah, kvantnih vrtinah, napetih supermrežah in tankoslojni epitaksiji na atomski ravni, ki je nov korak v raziskavah polprevodnikov. Razvoj "inženiringa energetskih pasov" na tem področju je postavil trdne temelje.
V praktičnih aplikacijah so polprevodniške naprave s širokim pasovnim razmakom skoraj vedno izdelane na epitaksialni plasti, sama rezina iz silicijevega karbida pa služi le kot podlaga. Zato je nadzor epitaksialne plasti pomemben del industrije polprevodnikov s širokopasovno vrzeljo.
7 glavnih veščin v tehnologiji epitaksije
1. Epitaksialne plasti z visoko (nizko) odpornostjo je mogoče epitaksialno gojiti na podlagah z nizko (visoko) odpornostjo.
2. Epitaksialno plast tipa N (P) je mogoče epitaksialno gojiti na substratu tipa P (N), da neposredno tvori PN spoj. Pri uporabi difuzijske metode za izdelavo PN spoja na enokristalnem substratu ni težav s kompenzacijo.
3. V kombinaciji s tehnologijo mask se izvaja selektivna epitaksialna rast na določenih območjih, kar ustvarja pogoje za proizvodnjo integriranih vezij in naprav s posebnimi strukturami.
4. Vrsta in koncentracija dopinga se lahko spremenita glede na potrebe med procesom epitaksialne rasti. Sprememba koncentracije je lahko nenadna sprememba ali počasna sprememba.
5. Lahko raste heterogene, večplastne, večkomponentne spojine in ultra tanke plasti s spremenljivimi komponentami.
6. Epitaksialno rast je mogoče izvesti pri temperaturi, nižji od tališča materiala, hitrost rasti je mogoče nadzorovati in doseči je mogoče epitaksialno rast debeline na atomski ravni.
7. Lahko raste monokristalne materiale, ki jih ni mogoče potegniti, kot so GaN, monokristalne plasti terciarnih in kvartarnih spojin itd.
Čas objave: 13. maj 2024