De oarsprong fan 'e namme epitaksiale wafer
Earst, litte wy in lyts konsept popularisearje: wafertarieding omfettet twa wichtige ferbiningen: substraattarieding en epitaksiale prosessen. It substraat is in wafer makke fan healgeleider ienkristalmateriaal. It substraat kin direkt it waferproduksjeproses yngean om healgeleiderapparaten te produsearjen, of it kin ferwurke wurde troch epitaksiale prosessen om epitaksiale wafers te produsearjen. Epitaksy ferwiist nei it proses fan it groeien fan in nije laach ienkristal op in ienkristalsubstraat dat soarchfâldich ferwurke is troch snijden, slypjen, polyskjen, ensfh. It nije ienkristal kin itselde materiaal wêze as it substraat, of it kin in oar materiaal wêze (homogeen) epitaksy of heteroepitaksy. Omdat de nije ienkristallaach útwreidet en groeit neffens de kristalfaze fan it substraat, wurdt it in epitaksiale laach neamd (de dikte is meastentiids in pear mikron, bygelyks mei silisium: de betsjutting fan silisium-epitaksiale groei is op in silisium-ienkristalsubstraat mei in bepaalde kristaloriïntaasje. In kristallaach mei in goede roasterstruktuerintegriteit en ferskillende wjerstân en dikte mei deselde kristaloriïntaasje as it substraat wurdt groeid), en it substraat mei de epitaksiale laach wurdt in epitaksiale wafer neamd (epitaksiale wafer = epitaksiale laach + substraat). As it apparaat op 'e epitaksiale laach makke wurdt, wurdt it positive epitaksy neamd. As it apparaat op it substraat makke wurdt, wurdt it omkearde epitaksy neamd. Op dit stuit spilet de epitaksiale laach allinich in stypjende rol.
Gepolijste wafer
Epitaksiale groeimetoaden
Molekulêre strielepitaksy (MBE): It is in technology foar epitaksiale groei fan healgeleiders dy't útfierd wurdt ûnder ultrahege fakuümomstannichheden. Yn dizze technyk wurdt it boarnemateriaal ferdampt yn 'e foarm fan in striel fan atomen of molekulen en dan ôfset op in kristallijn substraat. MBE is in tige krekte en kontrolearbere tinnefilmgroeitechnology foar healgeleiders dy't de dikte fan it ôfset materiaal op atomêr nivo presys kontrolearje kin.
Metaalorganyske CVD (MOCVD): Yn it MOCVD-proses wurde organysk metaal en hydridegas N2-gas mei de fereaske eleminten by in passende temperatuer oan it substraat tafierd, ûndergeane in gemyske reaksje om it fereaske healgeleidermateriaal te generearjen, en wurde op it substraat ôfset, wylst de oerbleaune ferbiningen en reaksjeprodukten wurde ûntslein.
Dampfaze-epitaxy (VPE): Dampfaze-epitaxy is in wichtige technology dy't faak brûkt wurdt by de produksje fan healgeleiderapparaten. It basisprinsipe is om de damp fan elemintêre stoffen of ferbiningen yn in dragergas te transportearjen en kristallen op it substraat ôf te setten troch gemyske reaksjes.
Hokker problemen lost it epitaksyproses op?
Allinnich bulk ienkristalmaterialen kinne net foldwaan oan 'e groeiende behoeften fan 'e produksje fan ferskate healgeleiderapparaten. Dêrom waard epitaksiale groei, in tinne-laach ienkristalmateriaalgroeitechnology, oan 'e ein fan 1959 ûntwikkele. Dus hokker spesifike bydrage hat epitaksytechnology oan 'e foarútgong fan materialen?
Foar silisium, doe't de technology foar epitaksiale groei fan silisium begûn, wie it echt in drege tiid foar de produksje fan hege-frekwinsje en hege-krêft silisium transistors. Fanút it perspektyf fan transistorprinsipes, om hege frekwinsje en hege-krêft te krijen, moat de trochslachspanning fan it kollektorgebiet heech wêze en de searjewjerstân lyts, dat is, de saturaasjespanningsfal moat lyts wêze. De earste fereasket dat de wjerstân fan it materiaal yn it kollektorgebiet heech wêze moat, wylst de lêste fereasket dat de wjerstân fan it materiaal yn it kollektorgebiet leech wêze moat. De twa provinsjes binne tsjinstridich mei-inoar. As de dikte fan it materiaal yn it kollektorgebiet fermindere wurdt om de searjewjerstân te ferminderjen, sil de silisiumwafer te tin en te kwetsber wêze om te ferwurkjen. As de wjerstân fan it materiaal fermindere wurdt, sil it yn striid wêze mei de earste eask. De ûntwikkeling fan epitaksiale technology is lykwols suksesfol west en hat dizze swierrichheid oplost.
Oplossing: Kweek in epitaksiale laach mei hege wjerstân op in substraat mei ekstreem lege wjerstân, en meitsje it apparaat op 'e epitaksiale laach. Dizze epitaksiale laach mei hege wjerstân soarget derfoar dat de buis in hege trochslachspanning hat, wylst it substraat mei lege wjerstân ek de wjerstân fan it substraat ferminderet, wêrtroch't de saturaasjespanningsfal ferminderet, en dêrmei de tsjinstelling tusken de twa oplost wurdt.
Derneist binne epitaksytechnologyen lykas dampfaze-epitaksy en floeibere faze-epitaksy fan GaAs en oare III-V, II-VI en oare molekulêre gearstalde healgeliedermaterialen ek sterk ûntwikkele en binne se de basis wurden foar de measte mikrogolfapparaten, opto-elektronyske apparaten, en krêft. It is in ûnmisbere prosestechnology foar de produksje fan apparaten, benammen de suksesfolle tapassing fan molekulêre striel- en metaalorganyske dampfaze-epitaksytechnology yn tinne lagen, superroosters, kwantumputten, gespannen superroosters en tinne-laach-epitaksy op atomêr nivo, wat in nije stap is yn healgeliederûndersyk. De ûntwikkeling fan "enerzjyriemtechnyk" yn it fjild hat in solide basis lein.
Yn praktyske tapassingen wurde healgeliederapparaten mei in brede bângap hast altyd makke op 'e epitaksiale laach, en de silisiumkarbidwafer sels tsjinnet allinich as substraat. Dêrom is de kontrôle fan 'e epitaksiale laach in wichtich ûnderdiel fan 'e healgeliederyndustry mei in brede bângap.
7 wichtige feardigens yn epitaksytechnology
1. Epitaksiale lagen mei hege (lege) wjerstân kinne epitaksiaal groeid wurde op substraten mei lege (hege) wjerstân.
2. De epitaksiale laach fan it N (P)-type kin epitaksiaal groeid wurde op it P (N)-type substraat om direkt in PN-oergong te foarmjen. Der is gjin kompensaasjeprobleem by it brûken fan de diffúzjemetoade om in PN-oergong te meitsjen op in ienkristal substraat.
3. Yn kombinaasje mei maskertechnology wurdt selektive epitaksiale groei útfierd yn oanwiisde gebieten, wêrtroch betingsten ûntsteane foar de produksje fan yntegreare circuits en apparaten mei spesjale struktueren.
4. It type en de konsintraasje fan doping kinne neffens de behoeften feroare wurde tidens it epitaksiale groeiproses. De feroaring yn konsintraasje kin in hommelse feroaring of in stadige feroaring wêze.
5. It kin heterogene, mearlaachse, mearkomponintige ferbiningen en ultra-tinne lagen mei fariabele komponinten groeie.
6. Epitaksiale groei kin útfierd wurde by in temperatuer leger as it smeltpunt fan it materiaal, de groeisnelheid is kontrolearber, en epitaksiale groei fan atomêre nivo-dikte kin berikt wurde.
7. It kin ienkristallen groeie dy't net lutsen wurde kinne, lykas GaN, ienkristallen fan tertiêre en kwaternêre ferbiningen, ensfh.
Pleatsingstiid: 13 maaie 2024