Epitaksial wafli adynyň gelip çykyşy
Ilki bilen kiçijik bir düşünjäni meşhurlalyň: wafli taýýarlamak iki esasy baglanyşygy öz içine alýar: substraty taýýarlamak we epitaksial proses. Substrat ýarymgeçirijiniň ýeke kristal materialyndan ýasalan wafli. Substrat ýarymgeçiriji enjamlary öndürmek üçin wafli önümçilik prosesine gönüden-göni girip biler ýa-da epitaksial wafli öndürmek üçin epitaksial prosesler bilen gaýtadan işlenip bilner. Epitaksi, kesmek, üwemek, ýuwmak we ş.m. bilen seresaplylyk bilen işlenip düzülen bir kristal substratda täze bir kristalyň täze gatlagyny ösdürip ýetişdirmek prosesine degişlidir. Täze ýekeje kristal substrat bilen birmeňzeş material bolup biler ýa-da bolup biler dürli material (birmeňzeş) epitaksiýa ýa-da heteroepitaksi). Täze ýeke kristal gatlagy substratyň kristal fazasyna görä uzalyp, ulalýandygy sebäpli oňa epitaksial gatlak diýilýär (galyňlygy adatça birnäçe mikron bolup, kremnini mysal hökmünde alýar: kremniniň epitaksial ösüşiniň manysy kremniniň üstünde Belli bir kristal ugry bolan kristal substrat, gowy panjara gurluşy bitewiligi we substrat ulaldylan ýaly kristal ugry bilen dürli garşylygy we galyňlygy bolan kristal gatlagy, epitaksial gatlak bilen substrata diýilýär epitaksial wafli (epitaksial wafli = epitaksial gatlak + substrat). Enjam epitaksial gatlakda ýasalanda, oňa oňyn epitaksiýa diýilýär. Enjam substratda ýasalan bolsa, ters epitaksiýa diýilýär. Bu döwürde epitaksial gatlak diňe goldaw beriji rol oýnaýar.
Jaýlanan wafli
Epitaksial ösüş usullary
Molekulýar şöhle epitaksiýasy (MBE): Ultra ýokary wakuum şertlerinde ýerine ýetirilen ýarymgeçiriji epitaksial ösüş tehnologiýasy. Bu usulda çeşme materialy atomlaryň ýa-da molekulalaryň şöhlesi görnüşinde bugaryp, soňra kristal substrata goýulýar. MBE, atom derejesinde goýlan materialyň galyňlygyny takyk dolandyryp bilýän gaty takyk we dolandyrylýan ýarymgeçiriji inçe film ösüş tehnologiýasydyr.
Metal organiki CVD (MOCVD): MOCVD prosesinde zerur elementleri öz içine alýan organiki metal we gidrid gazy N gazy degişli temperaturada substrata berilýär, zerur ýarymgeçiriji materialy öndürmek üçin himiki reaksiýany başdan geçirýär we substratda goýulýar. galan birleşmeler we reaksiýa önümleri boşadylýar.
Bug fazasynyň epitaksi (VPE): Bug fazasynyň epitaksiýasy ýarymgeçiriji enjamlaryň önümçiliginde köplenç ulanylýan möhüm tehnologiýa. Esasy ýörelge, elementleriň ýa-da birleşmeleriň buglaryny daşaýjy gazda daşamak we kristallary himiki reaksiýalar arkaly substrata goýmakdyr.
Epitaksi prosesi haýsy meseleleri çözýär?
Diňe köp kristal materiallar dürli ýarymgeçiriji enjamlary öndürmegiň artýan zerurlyklaryny kanagatlandyryp bilmez. Şonuň üçin epitaksial ösüş, inçe gatlakly ýekeje kristal material ösüş tehnologiýasy 1959-njy ýylyň ahyrynda işlenip düzüldi. Şeýlelik bilen epitaksiýa tehnologiýasy materiallaryň ösmegine nähili goşant goşýar?
Silikon üçin, kremniniň epitaksial ösüş tehnologiýasy başlanda, kremniniň ýokary ýygylykly we ýokary güýçli tranzistorlary öndürmek üçin hakykatdanam kyn döwürdi. Tranzistor ýörelgeleri nukdaýnazaryndan ýokary ýygylyk we ýokary güýç almak üçin kollektor meýdanynyň bölüniş naprýa .eniýesi ýokary bolmaly we seriýa garşylygy az bolmaly, ýagny doýma naprýa dropeniýesiniň peselmegi az bolmaly. Birinjisi, ýygnalýan ýerdäki materialyň garşylygy ýokary bolmaly, ikinjisi ýygnaýan ýerdäki materialyň garşylygy pes bolmalydyr. Iki welaýat biri-birine gapma-garşy gelýär. Kollektor meýdançasyndaky materialyň galyňlygy seriýa garşylygyny azaltmak üçin azalsa, kremniý wafli gaty inçe we gaýtadan işlenip bilinmez. Eger materialyň garşylygy peselse, birinji talaplara ters gelýär. Şeýle-de bolsa, epitaksial tehnologiýanyň ösüşi üstünlikli boldy. bu kynçylygy çözdi.
Çözgüdi: Örän pes garşylykly substratda ýokary garşylykly epitaksial gatlagy ösdüriň we enjamy epitaksial gatlakda ediň. Bu ýokary garşylykly epitaksial gatlak turbanyň ýokary bölüniş naprýa .eniýesini üpjün edýär, pes garşylykly substrat Şeýle hem substratyň garşylygyny peseldýär, şeýlelik bilen doýma naprýa dropeniýesiniň peselmegini peseldýär we şeýlelik bilen ikisiniň arasyndaky gapma-garşylygy çözýär.
Mundan başga-da, bug fazasynyň epitaksiýasy we GaA-laryň suwuk faza epitaksiýasy we beýleki III-V, II-VI we beýleki molekulýar birleşme ýarymgeçiriji materiallar ýaly epitaksi tehnologiýalary hem ep-esli derejede ösdürilip, mikrotolkun enjamlarynyň, optoelektron enjamlaryň, güýçleriň köpüsi üçin esas boldy. Enjamlary öndürmek üçin aýrylmaz proses tehnologiýasy, esasanam molekulalar şöhlesini we metal organiki bug fazasy epitaksiýa tehnologiýasyny inçe gatlaklarda, superlattislerde, kwant guýularynda üstünlikli ulanmak, ýarymgeçirijiniň gözleginde täze ädim bolan dartylan superlattisler we atom derejesindäki inçe gatlak epitaksiýa. Bu ugurda “energiýa guşak in engineeringenerçiliginiň” ösüşi berk binýady goýdy.
Amaly goşundylarda giň zolakly ýarymgeçiriji enjamlar hemişe diýen ýaly epitaksial gatlakda ýasalýar we kremniý karbid wafli diňe substrat bolup hyzmat edýär. Şonuň üçin epitaksial gatlagyň gözegçiligi giň zolakly ýarymgeçiriji pudagynyň möhüm bölegidir.
Epitaksi tehnologiýasynda 7 esasy hünär
1. (okary (pes) garşylyk epitaksial gatlaklary pes (ýokary) garşylyk substratlarynda epitaksial ösdürilip bilner.
2. N (P) görnüşli epitaksial gatlak, göni PN birleşmesini emele getirmek üçin P (N) görnüşli substratda epitaksial ösdürilip bilner. Cryeke kristal substratda PN birikmesini döretmek üçin diffuziýa usuly ulanylanda hiç hili kompensasiýa meselesi ýok.
3. Maska tehnologiýasy bilen utgaşyp, saýlanan ýerlerde saýlama epitaksial ösüş amala aşyrylýar, integral zynjyrlary we ýörite gurluşly enjamlary öndürmek üçin şert döredýär.
4. Dopingiň görnüşi we konsentrasiýasy epitaksial ösüş döwründe zerurlyklara görä üýtgedilip bilner. Konsentrasiýanyň üýtgemegi duýdansyz üýtgeşiklik ýa-da haýal üýtgeşiklik bolup biler.
5. Üýtgeýän komponentler bilen birmeňzeş, köp gatlakly, köp komponentli birleşmeleri we ultra inçe gatlaklary ösdürip biler.
6. Epitaksial ösüş materialyň ereýän nokadyndan has pes temperaturada amala aşyrylyp bilner, ösüş depgini gözegçilikde saklanýar we atom derejesindäki galyňlygyň epitaksial ösmegine ýetip bolýar.
7. GaN, üçünji we dördünji birleşmeleriň ýekeje kristal gatlaklary we ş.m. ýaly çekip bolmaýan ýekeje kristal materiallary ösdürip biler.
Iş wagty: 13-2024-nji maý