Orijin non waf epitaxial la
Premyèman, an nou popilarize yon ti konsèp: preparasyon waf la gen ladan l de gwo lyen: preparasyon substrat ak pwosesis epitaksi. Substra a se yon waf ki fèt ak materyèl monokristal semi-kondiktè. Substra a ka antre dirèkteman nan pwosesis fabrikasyon waf la pou pwodui aparèy semi-kondiktè, oubyen li ka trete pa pwosesis epitaksi pou pwodui waf epitaksi. Epitaksi refere a pwosesis pou fè yon nouvo kouch monokristal grandi sou yon substrat monokristal ki te trete ak anpil atansyon pa koupe, fanm, polisaj, elatriye. Nouvo monokristal la ka menm materyèl ak substrat la, oubyen li ka yon materyèl diferan (omojèn) epitaksi oubyen eteroepitaksi. Paske nouvo kouch monokristal la pwolonje epi grandi selon faz kristal substrat la, yo rele li yon kouch epitaksi (epesè a anjeneral kèk mikron, pran Silisyòm kòm yon egzanp: siyifikasyon kwasans epitaksi Silisyòm lan se sou yon substrat monokristal Silisyòm ki gen yon sèten oryantasyon kristal. Yon kouch kristal ki gen bon entegrite estrikti rezo ak diferan rezistivite ak epesè ak menm oryantasyon kristal ak substrat la ap grandi), epi substrat ki gen kouch epitaksi a rele yon waf epitaksi (waf epitaksi = kouch epitaksi + substrat). Lè aparèy la fèt sou kouch epitaksi a, yo rele sa epitaksi pozitif. Si aparèy la fèt sou substrat la, yo rele sa epitaksi envès. Nan moman sa a, kouch epitaksi a sèlman jwe yon wòl sipò.
Gofr poli
Metòd kwasans epitaksyèl
Epitaksi gwo bout bwa molekilè (MBE): Li se yon teknoloji kwasans epitaksi semi-kondiktè ki fèt anba kondisyon vakyòm ultra-wo. Nan teknik sa a, materyèl sous la evapore sou fòm yon gwo bout bwa atòm oswa molekil epi answit depoze sou yon substra cristalline. MBE se yon teknoloji kwasans fim mens semi-kondiktè trè presi ak kontwolab ki ka kontwole avèk presizyon epesè materyèl depoze a nan nivo atomik la.
CVD metal òganik (MOCVD): Nan pwosesis MOCVD a, metal òganik ak gaz idrid N2 ki gen eleman ki nesesè yo apwovizyone nan substra a nan yon tanperati apwopriye, sibi yon reyaksyon chimik pou jenere materyèl semi-kondiktè ki nesesè a, epi yo depoze sou substra a, pandan y ap dechaje konpoze ak pwodwi reyaksyon ki rete yo.
Epitaksi faz vapè (VPE): Epitaksi faz vapè se yon teknoloji enpòtan ki souvan itilize nan pwodiksyon aparèy semi-kondiktè. Prensip debaz la se transpòte vapè sibstans elemantè oswa konpoze nan yon gaz transpòtè, epi depoze kristal sou substra a atravè reyaksyon chimik.
Ki pwoblèm pwosesis epitaksi a rezoud?
Se sèlman materyèl monokristal an gwo ki pa ka satisfè bezwen k ap grandi pou fabrike divès aparèy semi-kondiktè. Se poutèt sa, kwasans epitaksi, yon teknoloji kwasans materyèl monokristal kouch mens, te devlope nan fen ane 1959. Alò, ki kontribisyon espesifik teknoloji epitaksi a genyen nan avansman materyèl yo?
Pou Silisyòm, lè teknoloji kwasans epitaksi Silisyòm nan te kòmanse, se te yon moman vrèman difisil pou pwodiksyon tranzistò Silisyòm ki gen gwo frekans ak gwo puisans. Nan pèspektiv prensip tranzistò yo, pou jwenn gwo frekans ak gwo puisans, vòltaj pann zòn kolektè a dwe wo epi rezistans seri a dwe piti, sa vle di, gout vòltaj saturation an dwe piti. Premye a egzije pou rezistivite materyèl ki nan zòn koleksyon an dwe wo, alòske dezyèm lan egzije pou rezistivite materyèl ki nan zòn koleksyon an dwe ba. De pwovens sa yo kontradiktwa youn ak lòt. Si epesè materyèl ki nan zòn kolektè a redwi pou diminye rezistans seri a, waf Silisyòm nan ap twò mens epi frajil pou yo ka trete li. Si rezistivite materyèl la redwi, li pral kontredi premye egzijans lan. Sepandan, devlopman teknoloji epitaksi a te reyisi rezoud difikilte sa a.
Solisyon: Fè yon kouch epitaksi ki gen gwo rezistivite grandi sou yon substrat ki gen rezistans trè ba, epi fè aparèy la sou kouch epitaksi a. Kouch epitaksi ki gen gwo rezistivite sa a asire ke tib la gen yon vòltaj pann ki wo, pandan substrat ki gen rezistans ki ba a diminye tou rezistans substrat la, kidonk diminye gout vòltaj saturation an, kidonk rezoud kontradiksyon ki genyen ant de yo.
Anplis de sa, teknoloji epitaksi tankou epitaksi faz vapè ak epitaksi faz likid GaAs ak lòt materyèl semi-kondiktè konpoze molekilè III-V, II-VI ak lòt yo te devlope anpil tou epi yo te vin baz pou pifò aparèy mikwo ond, aparèy optoelektwonik, pouvwa Li se yon teknoloji pwosesis endispansab pou pwodiksyon aparèy, espesyalman aplikasyon siksè nan gwo bout bwa molekilè ak teknoloji epitaksi faz vapè metal òganik nan kouch mens, superrezo, pi kwantik, superrezo tansyon, ak epitaksi kouch mens nan nivo atomik, ki se yon nouvo etap nan rechèch semi-kondiktè. Devlopman "jeni senti enèji" nan domèn nan te mete yon fondasyon solid.
Nan aplikasyon pratik, aparèy semi-kondiktè ki gen gwo espas bann yo prèske toujou fabrike sou kouch epitaksi a, epi waf carbure Silisyòm nan li menm sèlman sèvi kòm substra a. Se poutèt sa, kontwòl kouch epitaksi a se yon pati enpòtan nan endistri semi-kondiktè ki gen gwo espas bann lan.
7 gwo konpetans nan teknoloji epitaksi
1. Kouch epitaksi ki gen gwo (ba) rezistans ka grandi epitaksièlman sou substrats ki gen ti (wo) rezistans.
2. Kouch epitaksyèl tip N (P) a ka grandi epitaksièlman sou substrat tip P (N) a pou fòme yon jonksyon PN dirèkteman. Pa gen okenn pwoblèm konpansasyon lè w ap itilize metòd difizyon an pou fè yon jonksyon PN sou yon substrat monokristal.
3. Ansanm ak teknoloji mask la, kwasans epitaksyal selektif fèt nan zòn deziyen, sa ki kreye kondisyon pou pwodiksyon sikui entegre ak aparèy ki gen estrikti espesyal.
4. Yo ka chanje kalite ak konsantrasyon dopan an selon bezwen yo pandan pwosesis kwasans epitaksyal la. Chanjman nan konsantrasyon an ka yon chanjman toudenkou oswa yon chanjman dousman.
5. Li ka fè konpoze etewojèn, milti-kouch, milti-konpozan grandi ak kouch ultra-mens ak konpozan varyab.
6. Kwasans epitaksiyal la ka fèt nan yon tanperati ki pi ba pase pwen fizyon materyèl la, vitès kwasans lan ka kontwole, epi yo ka reyalize yon kwasans epitaksiyal nan yon epesè nan nivo atomik.
7. Li ka fè materyèl monokristal ki pa ka rale, tankou GaN, kouch monokristal konpoze tèsyè ak kwatènè, elatriye.
Dat piblikasyon: 13 Me 2024