Asal ngaran hareup wafer epitaxial
Kahiji, hayu urang ngapopulérkeun konsép leutik: persiapan wafer ngawengku dua tumbu utama: persiapan substrat jeung prosés epitaxial. Substrat nyaéta wafer anu didamel tina bahan kristal tunggal semikonduktor. Substrat tiasa langsung asup kana prosés manufaktur wafer pikeun ngahasilkeun alat semikonduktor, atanapi tiasa diolah ku prosés epitaxial pikeun ngahasilkeun wafer epitaxial. Epitaxy nujul kana prosés tumuwuh hiji lapisan anyar kristal tunggal dina substrat kristal tunggal nu geus taliti diolah ku motong, grinding, polishing, jsb Kristal tunggal anyar bisa jadi bahan anu sarua sakumaha substrat, atawa bisa jadi a bahan béda (homogén) epitaxy atanapi heteroepitaxy). Kusabab lapisan kristal tunggal anyar ngalegaan sareng tumuwuh dumasar kana fase kristal substrat, éta disebut lapisan epitaxial (ketebalanna biasana sababaraha mikron, nyandak silikon salaku conto: harti pertumbuhan epitaxial silikon aya dina silikon tunggal. substrat kristal kalawan orientasi kristal nu tangtu A lapisan kristal kalawan integritas struktur kisi alus sarta résistansi béda jeung ketebalan kalawan orientasi kristal sarua salaku substrat tumuwuh), sarta substrat jeung substrat. lapisan epitaxial disebut wafer epitaxial (wafer epitaxial = lapisan epitaxial + substrat). Nalika alat dijieun dina lapisan epitaxial, mangka disebut epitaxy positif. Lamun alat dijieun dina substrat, mangka disebut epitaxy sabalikna. Dina waktu ieu, lapisan epitaxial ngan muterkeun hiji peran ngarojong.
wafer digosok
Métode pertumbuhan epitaxial
Molecular beam epitaxy (MBE): Téknologi pertumbuhan epitaxial semikonduktor anu dilakukeun dina kaayaan vakum ultra luhur. Dina téknik ieu, bahan sumber diuapkeun dina bentuk sinar atom atanapi molekul teras disimpen dina substrat kristalin. MBE nyaéta téhnologi pertumbuhan pilem ipis semikonduktor pisan tepat na controllable nu persis bisa ngadalikeun ketebalan bahan disimpen dina tingkat atom.
Metal organik CVD (MOCVD): Dina prosés MOCVD, logam organik jeung gas hidrida N gas ngandung unsur diperlukeun disadiakeun ka substrat dina suhu luyu, ngalaman réaksi kimiawi pikeun ngahasilkeun bahan semikonduktor diperlukeun, sarta disimpen dina substrat. on, sedengkeun sanyawa sésana jeung produk réaksi anu discharged.
Epitaxy fase uap (VPE): Epitaksi fase uap mangrupikeun téknologi penting anu biasa dianggo dina produksi alat semikonduktor. Prinsip dasarna nyaéta ngangkut uap zat atawa sanyawa unsur dina gas pembawa, sarta neundeun kristal dina substrat ngaliwatan réaksi kimiawi.
Masalah naon anu direngsekeun ku prosés epitaksi?
Ngan bulk bahan kristal tunggal teu bisa minuhan kaperluan tumuwuh tina manufaktur rupa alat semikonduktor. Ku alatan éta, tumuwuhna epitaxial, téhnologi pertumbuhan bahan kristal tunggal ipis-lapisan, dikembangkeun dina ahir 1959. Jadi naon kontribusi husus teu téhnologi epitaxy boga kamajuan bahan?
Pikeun silikon, nalika téknologi pertumbuhan epitaxial silikon dimimitian, éta mangrupikeun waktos anu sesah pikeun ngahasilkeun transistor frekuensi tinggi sareng kakuatan tinggi silikon. Ti sudut pandang prinsip transistor, pikeun ménta frékuénsi luhur jeung kakuatan tinggi, tegangan ngarecahna wewengkon collector kudu luhur jeung résistansi runtuyan kudu leutik, nyaeta, tegangan turunna jenuh kudu leutik. Urut merlukeun yén résistansi tina bahan di wewengkon ngumpulkeun kudu luhur, sedengkeun dimungkinkeun merlukeun yén résistansi tina bahan di wewengkon ngumpulkeun kedah low. Dua propinsi ieu kontradiktif. Upami ketebalan bahan di daérah kolektor diréduksi pikeun ngirangan résistansi séri, wafer silikon bakal ipis sareng rapuh pikeun diolah. Lamun résistansi tina bahan diréduksi, éta bakal contradict sarat munggaran. Nanging, pamekaran téknologi epitaxial parantos suksés. direngsekeun kasusah ieu.
Solusi: Tumuwuh lapisan epitaxial résistivitas luhur dina substrat résistansi pisan, sareng jieun alat dina lapisan epitaxial. Lapisan epitaxial résistivitas tinggi ieu mastikeun yén tabung gaduh tegangan ngarecahna anu luhur, sedengkeun substrat résistansi rendah ogé ngirangan résistansi substrat, ku kituna ngirangan serelek tegangan jenuh, ku kituna ngarengsekeun kontradiksi antara dua.
Salaku tambahan, téknologi epitaksi sapertos epitaksi fase uap sareng epitaksi fase cair GaAs sareng III-V, II-VI sareng bahan semikonduktor sanyawa molekular sanésna ogé parantos dikembangkeun pisan sareng janten dasar pikeun kalolobaan alat gelombang mikro, alat optoeléktronik, kakuatan. Ieu mangrupa téhnologi prosés indispensable pikeun produksi alat, utamana aplikasi suksés beam molekular jeung logam uap organik fase téhnologi epitaxy dina lapisan ipis, superlattices, sumur kuantum, superlattices tapis, sarta tingkat atom epitaxy lapisan ipis, nu mangrupakeun hambalan anyar dina panalungtikan semikonduktor. Ngembangkeun "rékayasa sabuk énergi" di lapangan parantos nempatkeun dasar anu padet.
Dina aplikasi praktis, alat semikonduktor bandgap lega ampir sok dijieun dina lapisan epitaxial, sarta wafer silikon carbide sorangan ngan boga fungsi salaku substrat. Ku alatan éta, kontrol lapisan epitaxial mangrupa bagian penting tina industri semikonduktor bandgap lega.
7 kaahlian utama dina téhnologi epitaxy
1. Lapisan epitaxial lalawanan luhur (rendah) tiasa tumbuh sacara epitaxial dina substrat résistansi rendah (luhur).
2. Lapisan epitaxial tipe N (P) tiasa epitaxially tumuwuh dina substrat tipe P (N) pikeun ngabentuk simpang PN langsung. Henteu aya masalah kompensasi nalika nganggo metode difusi pikeun ngadamel simpang PN dina substrat kristal tunggal.
3. Digabungkeun jeung téhnologi topeng, tumuwuhna epitaxial selektif dipigawé di wewengkon ditunjuk, nyieun kaayaan pikeun produksi sirkuit terpadu jeung alat jeung struktur husus.
4. Jinis jeung konsentrasi doping bisa dirobah nurutkeun pangabutuh salila prosés tumuwuhna epitaxial. Parobahan konsentrasi bisa jadi robah ngadadak atawa robah slow.
5. Bisa tumuwuh hétérogén, multi-layered, sanyawa multi-komponén jeung lapisan ultra-ipis jeung komponén variabel.
6. Tumuwuhna epitaxial bisa dipigawé dina suhu nu leuwih handap tina titik lebur bahan, laju tumuwuh téh controllable, sarta pertumbuhan epitaxial ketebalan atom-tingkat bisa dihontal.
7. Bisa tumuwuh bahan kristal tunggal nu teu bisa ditarik, kayaning GaN, lapisan kristal tunggal sanyawa tersiér jeung kuarternér, jsb.
waktos pos: May-13-2024