Чӣ тавр қабатҳои эпитаксиалӣ ба дастгоҳҳои нимноқил кӯмак мекунанд?

Пайдоиши номи вафли эпитаксиалӣ

Аввалан, биёед як консепсияи хурдро маъмул кунем: тайёр кардани вафель ду пайванди асосиро дар бар мегирад: омодасозии субстрат ва раванди эпитаксиалӣ. Субстрат вафлиест, ки аз маводи монокристалии нимноқил сохта шудааст. Субстрат метавонад мустақиман ба раванди истеҳсоли вафли барои истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқилӣ ворид шавад, ё он метавонад тавассути равандҳои эпитаксиалӣ коркард карда шавад, то вафли эпитаксиалӣ истеҳсол карда шавад. Эпитаксия ба раванди парвариши қабати нави яккристалл дар як субстрат, ки бодиққат тавассути буридан, суфтан, сайқал додан ва ғайра коркард шудааст. маводи гуногун (якхела) эпитаксия ё гетероепитаксия). Азбаски қабати нави яккристаллӣ мувофиқи марҳилаи кристаллии субстрат васеъ ва калон мешавад, онро қабати эпитаксиалӣ меноманд (ғафсӣ одатан чанд микрон аст, кремнийро мисол мегирем: маънои афзоиши эпитаксиалии кремний дар як кремний аст. субстрати булӯр бо самти муайяни кристалл қабати кристалл бо тамомияти сохтори хуби торӣ ва муқовимат ва ғафсии гуногун бо ҳамон. самти кристалл ҳангоми парвариши субстрат) ва субстрат бо қабати эпитаксиалӣ вафли эпитаксиалӣ номида мешавад (вафери эпитаксиалӣ = қабати эпитаксиалӣ + субстрат). Вақте ки дастгоҳ дар қабати эпитаксиалӣ сохта мешавад, онро эпитаксиияи мусбӣ меноманд. Агар дастгоҳ дар рӯи замин сохта шуда бошад, онро эпитаксияи баръакс меноманд. Дар айни замон, қабати эпитаксиалӣ танҳо нақши ёрирасонро мебозад.

Вафли сайшуда

Усулҳои афзоиши эпитаксиалӣ

Эпитаксияи чӯби молекулавӣ (MBE): Ин як технологияи афзоиши эпитаксиалии нимноқил мебошад, ки дар шароити вакууми ултра баланд иҷро карда мешавад. Дар ин усул, маводи манбаъ дар шакли чӯби атомҳо ё молекулаҳо бухор карда мешавад ва сипас дар як субстрати кристаллӣ ҷойгир карда мешавад. MBE як технологияи парвариши филми тунуки нимноқилҳои хеле дақиқ ва идорашаванда мебошад, ки метавонад ғафсии маводи гузошташударо дар сатҳи атом дақиқ назорат кунад.
CVD-и органикии металлӣ (MOCVD): Дар раванди MOCVD, металли органикӣ ва гази гидриди N, ки дорои унсурҳои зарурӣ мебошад, дар ҳарорати мувофиқ ба субстрат дода мешавад, барои тавлиди маводи нимноқилҳои зарурӣ аз реаксияи химиявӣ мегузаранд ва дар зер ҷойгир карда мешаванд. дар ҳоле ки пайвастагиҳо ва маҳсулоти реаксияҳои боқимонда хориҷ мешаванд.
Эпитаксияи фазаи буғӣ (VPE): Эпитаксияи фазаи буғӣ як технологияи муҳимест, ки маъмулан дар истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқил истифода мешавад. Принсипи асосӣ интиқоли буғи моддаҳои элементарӣ ё пайвастагиҳо дар гази интиқолдиҳанда ва гузоштани кристаллҳо дар субстрат тавассути реаксияҳои химиявӣ мебошад.

Раванди эпитаксия кадом мушкилотро ҳал мекунад?

Факат масолехи як-кристаллии яклухт эхтиёчоти рузафзуни истехсоли асбобхои гуногуни нимнокилро конеъ гардонда наметавонад. Аз ин рӯ, афзоиши эпитаксиалӣ, технологияи афзояндаи маводи яккристалл-қабати тунук, дар охири соли 1959 таҳия карда шуд. Пас, технологияи эпитаксия дар пешрафти мавод чӣ саҳми хос дорад?

Барои кремний, вақте ки технологияи афзоиши эпитаксиалии кремний оғоз ёфт, он воқеан барои истеҳсоли транзисторҳои баландбасомади кремний ва транзисторҳои пуриқтидор вақти душвор буд. Аз нуқтаи назари принсипҳои транзисторӣ, барои ба даст овардани басомади баланд ва қувваи баланд, шиддати шикастани майдони коллектор бояд баланд бошад ва муқовимати силсилавӣ бояд хурд бошад, яъне пастшавии шиддати сершавӣ бояд хурд бошад. Аввалин талаб мекунад, ки муқовимати мавод дар майдони ҷамъоварӣ бояд баланд бошад, дар ҳоле ки дуввумӣ талаб мекунад, ки муқовимати мавод дар майдони ҷамъоварӣ паст бошад. Ин ду вилоят ба ҳамдигар мухолифанд. Агар ғафсии мавод дар майдони коллектор барои кам кардани муқовимати силсила кам карда шавад, вафли кремний барои коркард хеле лоғар ва ноустувор хоҳад буд. Агар муқовимати мавод кам карда шавад, он ба талаботи аввал мухолиф хоҳад буд. Бо вуҷуди ин, рушди технологияи эпитаксиалӣ муваффақ аст. ин душвориро хал кард.

Ҳалли: Дар як субстрат муқовимати хеле паст қабати эпитаксиалии муқовимати баландро парвариш кунед ва дастгоҳро дар қабати эпитаксиалӣ созед. Ин қабати эпитаксиалии муқовимати баланд кафолат медиҳад, ки най дорои шиддати баланди шикаста бошад, дар ҳоле ки субстрати муқовимати паст Он инчунин муқовимати субстратро коҳиш медиҳад ва ба ин васила коҳиши шиддати сершавиро коҳиш медиҳад ва ба ин васила ихтилофи байни ин дуро ҳал мекунад.

Илова бар ин, технологияҳои эпитаксия, аз қабили эпитаксияи фазаҳои буғӣ ва эпитаксияи фазаи моеъи GaAs ва дигар III-V, II-VI ва дигар маводи нимноқилҳои молекулавии пайвастагиҳо низ хеле инкишоф ёфтаанд ва барои аксари дастгоҳҳои микроволновка, дастгоҳҳои оптоэлектронӣ, қувваи барқ ​​​​ба таври васеъ таҳия шудаанд. Ин як технологияи раванди ҳатмӣ барои истеҳсоли дастгоҳҳо, махсусан татбиқи бомуваффақияти чӯби молекулавӣ ва технологияи эпитаксионии фазаи буғи органикии металлӣ дар лоғар мебошад. қабатҳо, суперлаттикаҳо, чоҳҳои квантӣ, суперлаттикаҳои шиддатнок ва эпитаксияи қабати тунуки сатҳи атомӣ, ки дар таҳқиқоти нимноқилҳо қадами нав аст. Тараккиёти «энергетикии камарбанд» дар сахро тахкурсии мустахкам гузошт.

Дар барномаҳои амалӣ, дастгоҳҳои нимноқилҳои васеъ қариб ҳамеша дар қабати эпитаксиалӣ сохта мешаванд ва худи вафли карбиди кремний танҳо ҳамчун субстрат хизмат мекунад. Аз ин рӯ, назорати қабати эпитаксиалӣ қисми муҳими саноати нимноқилҳои васеъ мебошад.

7 малакаи асосӣ дар технологияи эпитаксия

1. Қабатҳои эпитаксиалии муқовимати баланд (паст) метавонанд дар қабатҳои муқовимати паст (баланд) эпитаксиалӣ парвариш карда шаванд.
2. Қабати эпитаксиалии навъи N (P) мумкин аст дар заминаи навъи P (N) ба таври эпитаксиалӣ парвариш карда шавад, то як пайванди PN мустақимро ташкил кунад. Ҳангоми истифодаи усули диффузия барои сохтани пайванди PN дар як субстрати кристалл ягон мушкилии ҷуброн вуҷуд надорад.
3. Дар якҷоягӣ бо технологияи ниқоб, афзоиши эпитаксиалии интихобӣ дар минтақаҳои таъиншуда анҷом дода мешавад, ки барои истеҳсоли микросхемаҳои интегралӣ ва дастгоҳҳои дорои сохторҳои махсус шароит фароҳам меорад.
4. Навъ ва консентратсияи допинг метавонад вобаста ба эҳтиёҷот дар ҷараёни афзоиши эпитаксиалӣ тағйир дода шавад. Тағйирёбии консентратсия метавонад тағироти ногаҳонӣ ё тағирёбии суст бошад.
5. Он метавонад пайвастагиҳои гетерогенӣ, бисёрқабата, бисёркомпонентӣ ва қабатҳои ултра борикро бо ҷузъҳои тағирёбанда афзоиш диҳад.
6. Афзоиши эпитаксиалиро дар ҳарорати пасттар аз нуқтаи обшавии мавод анҷом додан мумкин аст, суръати афзоиш назоратшаванда аст ва афзоиши эпитаксиалии ғафсӣ дар сатҳи атом ба даст оварда мешавад.
7. Он метавонад маводи монокристаллро, ки кашидан мумкин нест, ба мисли GaN, қабатҳои монокристаллии пайвастагиҳои сеюм ва чорумӣ ва ғ.