ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን እንዴት ኤፒታክሲያል ንብርብሮችን ይረዳሉ?

የ epitaxial wafer ስም አመጣጥ

በመጀመሪያ ፣ ትንሽ ጽንሰ-ሀሳብን እናሳውቅ፡ የዋፈር ዝግጅት ሁለት ዋና ዋና አገናኞችን ያጠቃልላል-የመሬት ዝግጅት እና ኤፒታክሲያል ሂደት። ንጣፉ ከሴሚኮንዳክተር ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁስ የተሰራ ዋፈር ነው። ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለማምረት ንጣፉ በቀጥታ ወደ ዋፈር ማምረቻ ሂደት ውስጥ ሊገባ ይችላል ፣ ወይም በኤፒታክሲያል ሂደቶች ሊሰራ ይችላል ። ኤፒታክሲ (Epitaxy) የሚያመለክተው በጥንቃቄ በመቁረጥ፣ በመፍጨት፣ በማጣራት እና በመሳሰሉት በጥንቃቄ በተሰራ ነጠላ ክሪስታል ንጣፍ ላይ አዲስ ነጠላ ክሪስታል የማብቀል ሂደት ነው። አዲሱ ነጠላ ክሪስታል ንብርብር ወደ substrate ያለውን ክሪስታል ደረጃ መሠረት ይዘልቃል እና ያድጋል ምክንያቱም, epitaxial ንብርብር ይባላል (ውፍረቱ ብዙውን ጊዜ ጥቂት ማይክሮን ነው, ሲሊከን እንደ ምሳሌ መውሰድ: ሲሊከን epitaxial ዕድገት ትርጉም የተወሰነ ክሪስታል ዝንባሌ ያለው ሲሊከን ነጠላ ክሪስታል substrate ላይ ነው. ጥሩ ጥልፍልፍ መዋቅር አቋሙን ጋር ክሪስታል አንድ ንብርብር እና የተለያዩ resistivity እና ውፍረት ተመሳሳይ substrate ጋር ተመሳሳይ epistratement ጋር, ተመሳሳይ ንኡስ kristal orientation ጋር, እና ውፍረት ጋር ተመሳሳይ እና kristal substrate እያደገ ነው). ንብርብር ኤፒታክሲያል ዋፈር (epitaxial wafer = epitaxial Layer + substrate) ይባላል። መሳሪያው በኤፒታክሲያል ሽፋን ላይ ሲሰራ, አዎንታዊ ኤፒታክሲስ ይባላል. መሳሪያው በመሠረት ላይ ከተሰራ, በተቃራኒው ኤፒታክሲስ ይባላል. በዚህ ጊዜ የ epitaxial ንብርብር ደጋፊ ሚና ብቻ ይጫወታል.

የተጣራ ዋፈር

ኤፒታክሲያል የእድገት ዘዴዎች

Molecular beam epitaxy (MBE)፡- እጅግ በጣም ከፍተኛ በሆነ የቫክዩም ሁኔታዎች ውስጥ የሚሰራ ሴሚኮንዳክተር ኤፒታክሲያል እድገት ቴክኖሎጂ ነው። በዚህ ቴክኒክ የምንጭ ቁሳቁስ በአተሞች ወይም በሞለኪውሎች ጨረር መልክ ይተናል እና ከዚያም በክሪስታል ንጣፍ ላይ ይቀመጣል። MBE በጣም ትክክለኛ እና ቁጥጥር የሚደረግበት ሴሚኮንዳክተር ቀጭን ፊልም እድገት ቴክኖሎጂ ሲሆን ይህም የተከማቸ ቁሳቁስ ውፍረት በአቶሚክ ደረጃ በትክክል መቆጣጠር ይችላል።
ሜታል ኦርጋኒክ ሲቪዲ (MOCVD)፡ በMOCVD ሂደት ውስጥ ኦርጋኒክ ብረታ ብረት እና ሃይድሮይድ ጋዝ ኤን ጋዝ የሚፈለጉትን ንጥረ ነገሮች የያዙ ንጥረ ነገሮች በተገቢው የሙቀት መጠን ወደ ተተኪው ይቀርባሉ፣ የሚፈለገውን ሴሚኮንዳክተር ቁስ ለማመንጨት ኬሚካላዊ ምላሽ ይሰጡና በንጥረቱ ላይ ይቀመጣሉ ፣ የተቀሩት ውህዶች እና የምላሽ ምርቶች ሲወጡ።
የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ (VPE)፡ የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ በተለምዶ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለማምረት ጥቅም ላይ የሚውል ጠቃሚ ቴክኖሎጂ ነው። መሠረታዊው መርሆ የንጥረ ነገሮችን ወይም ውህዶችን ትነት በማጓጓዣ ጋዝ ውስጥ ማጓጓዝ እና በኬሚካላዊ ግብረመልሶች አማካኝነት ክሪስታሎችን በንዑስ ንጣፍ ላይ ማስቀመጥ ነው።

የ epitaxy ሂደት ምን ችግሮችን ይፈታል?

የተለያዩ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ለማምረት የጅምላ ነጠላ ክሪስታል ቁሶች ብቻ እያደገ የመጣውን ፍላጎት ማሟላት አይችሉም። ስለዚህ ኤፒታክሲያል እድገት፣ ቀጭን-ንብርብር ነጠላ ክሪስታል የቁስ እድገት ቴክኖሎጂ በ1959 መገባደጃ ላይ ተፈጠረ።ስለዚህ የኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ ለቁሳቁሶች እድገት ምን ልዩ አስተዋፅዖ አለው?

ለሲሊኮን, የሲሊኮን ኤፒታክሲያል እድገት ቴክኖሎጂ ሲጀምር, የሲሊኮን ከፍተኛ ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ኃይል ያለው ትራንዚስተሮች ለማምረት በጣም አስቸጋሪ ጊዜ ነበር. ከትራንዚስተር መርሆዎች አንፃር ከፍተኛ ድግግሞሽ እና ከፍተኛ ኃይል ለማግኘት ፣ ሰብሳቢው አካባቢ ያለው ብልሽት የቮልቴጅ ከፍተኛ መሆን አለበት እና ተከታታይ የመቋቋም አቅም አነስተኛ መሆን አለበት ፣ ማለትም ፣ የሙሌት ቮልቴጅ ጠብታ ትንሽ መሆን አለበት። የመጀመሪያው በመሰብሰቢያው ውስጥ ያለው የቁሳቁስ መከላከያ ከፍተኛ መሆን አለበት, የኋለኛው ደግሞ በመሰብሰቢያው ውስጥ ያለው የቁሳቁስ መከላከያ ዝቅተኛ መሆን አለበት. ሁለቱ ክልሎች እርስ በርሳቸው የሚጋጩ ናቸው። ተከታታዮቹን የመቋቋም አቅም ለመቀነስ በአሰባሳቢው አካባቢ ያለው ውፍረት ከቀነሰ የሲሊኮን ቫፈር በጣም ቀጭን እና በቀላሉ ሊሰራ የማይችል ይሆናል። የቁሱ የመቋቋም አቅም ከተቀነሰ የመጀመሪያውን መስፈርት ይቃረናል. ይሁን እንጂ የኤፒታክሲያል ቴክኖሎጂ እድገት ስኬታማ ሆኗል. ይህንን ችግር ፈታ.

መፍትሄው፡ ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ኤፒታክሲያል ንብርብር እጅግ በጣም ዝቅተኛ በሆነ የመቋቋም አቅም ላይ ያሳድጉ እና መሳሪያውን በኤፒታክሲያል ንብርብር ላይ ያድርጉት። ይህ ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ኤፒታክሲያል ንብርብር ቱቦው ከፍተኛ የብልሽት ቮልቴጅ እንዳለው ያረጋግጣል, ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው ንጥረ ነገር ደግሞ የንጥረቱን የመቋቋም አቅም ይቀንሳል, በዚህም ሙሌት የቮልቴጅ መውደቅን ይቀንሳል, በዚህም በሁለቱ መካከል ያለውን ተቃርኖ ይፈታል.

በተጨማሪም ፣ እንደ የእንፋሎት ክፍል ኤፒታክሲ እና የጋአስ ፈሳሽ ክፍል ኤፒታክሲ እና ሌሎች III-V ፣ II-VI እና ሌሎች ሞለኪውላዊ ውህድ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች እንዲሁ በከፍተኛ ሁኔታ የተገነቡ እና ለአብዛኛዎቹ ማይክሮዌቭ መሳሪያዎች ፣ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሣሪያዎች ፣ ኃይል መሣሪያዎችን ለማምረት አስፈላጊ የሂደት ቴክኖሎጂ ነው ፣ በተለይም የሞለኪውላር ቫምፓም ኦርጋኒክ ቴክኖሎጂ በተሳካ ሁኔታ በክፍል ውስጥ። ሱፐርላቲስ፣ ኳንተም ጉድጓዶች፣ የተወጠሩ ሱፐርላቲስ እና የአቶሚክ ደረጃ ቀጭን-ንብርብር ኤፒታክሲ፣ ይህም በሴሚኮንዳክተር ምርምር ውስጥ አዲስ እርምጃ ነው። በመስክ ላይ "የኃይል ቀበቶ ምህንድስና" እድገት ጠንካራ መሰረት ጥሏል.

በተግባራዊ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ፣ ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች ሁል ጊዜ በኤፒታክሲያል ሽፋን ላይ የተሰሩ ናቸው ፣ እና የሲሊኮን ካርቦይድ ዋፈር እራሱ እንደ ንጣፍ ብቻ ያገለግላል። ስለዚህ የ epitaxial ንብርብር ቁጥጥር ሰፊ ባንድጋፕ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ አስፈላጊ አካል ነው.

በኤፒታክሲ ቴክኖሎጂ ውስጥ 7 ዋና ችሎታዎች

1. ከፍተኛ (ዝቅተኛ) የመቋቋም epitaxial ንብርብሮች ዝቅተኛ (ከፍተኛ) የመቋቋም substrates ላይ epitaxially ማደግ ይቻላል.
2. የ N (P) ዓይነት ኤፒታክሲያል ንብርብር በፒ (N) ዓይነት ንኡስ ክፍል ላይ በቀጥታ የፒኤን መገናኛን መፍጠር ይቻላል. በአንድ ክሪስታል ንጣፍ ላይ የፒኤን መጋጠሚያ ለመሥራት የማሰራጫ ዘዴን ሲጠቀሙ የማካካሻ ችግር የለም.
3. ከጭንብል ቴክኖሎጂ ጋር ተዳምሮ የተቀናጁ ወረዳዎችን እና ልዩ አወቃቀሮችን ያቀፈ መሳሪያዎችን ለማምረት ሁኔታዎችን በመፍጠር የተመረጠ ኤፒታክሲያል እድገት በተሰየሙ ቦታዎች ይከናወናል ።
4. የዶፒንግ አይነት እና ትኩረት በኤፒታክሲያል የእድገት ሂደት ውስጥ እንደ ፍላጎቶች ሊለወጥ ይችላል. የትኩረት ለውጥ ድንገተኛ ለውጥ ወይም ዘገምተኛ ለውጥ ሊሆን ይችላል።
5. የተለያየ, ባለ ብዙ ሽፋን, ባለብዙ-ክፍል ውህዶች እና እጅግ በጣም ቀጭን ንብርብሮች ከተለዋዋጭ አካላት ጋር ሊያድግ ይችላል.
6. ኤፒታክሲያል እድገት ከቁሳቁሱ ማቅለጫ ነጥብ ባነሰ የሙቀት መጠን ሊከናወን ይችላል, የእድገቱ ፍጥነት ይቆጣጠራል, እና የአቶሚክ-ደረጃ ውፍረት ኤፒታክሲያል እድገት ሊሳካ ይችላል.
7. ሊጎተቱ የማይችሉ ነጠላ ክሪስታል ቁሳቁሶችን ማለትም እንደ ጋኤን፣ ነጠላ ክሪስታል ንብርብሮች የሶስተኛ ደረጃ እና የኳተርን ውህዶች ወዘተ ሊያበቅል ይችላል።