L-oriġini tal-isem wejfer epitassjali
L-ewwel, ejja nippopolarizzaw kunċett żgħir: il-preparazzjoni tal-wejfer tinkludi żewġ konnessjonijiet ewlenin: il-preparazzjoni tas-sottostrat u l-proċess epitassjali. Is-sottostrat huwa wejfer magħmul minn materjal semikonduttur ta' kristall wieħed. Is-sottostrat jista' jidħol direttament fil-proċess tal-manifattura tal-wejfer biex jipproduċi apparati semikondutturi, jew jista' jiġi pproċessat permezz ta' proċessi epitassjali biex jipproduċi wejfers epitassjali. L-epitassija tirreferi għall-proċess tat-tkabbir ta' saff ġdid ta' kristall wieħed fuq sottostrat ta' kristall wieħed li jkun ġie pproċessat bir-reqqa permezz ta' qtugħ, tħin, illustrar, eċċ. Il-kristall wieħed il-ġdid jista' jkun l-istess materjal bħas-sottostrat, jew jista' jkun materjal differenti (omoġenju) (epitassija jew eteroepitassja). Minħabba li s-saff ġdid ta' kristall wieħed jestendi u jikber skont il-fażi tal-kristall tas-sottostrat, jissejjaħ saff epitassjali (il-ħxuna ġeneralment tkun ta' ftit mikroni, b'eżempju tas-silikon: it-tifsira tat-tkabbir epitassjali tas-silikon hija fuq sottostrat ta' kristall wieħed tas-silikon b'ċerta orjentazzjoni tal-kristall. Saff ta' kristall b'integrità tajba tal-istruttura tal-kannizzata u reżistività u ħxuna differenti bl-istess orjentazzjoni tal-kristall bħas-sottostrat jitkabbar), u s-sottostrat bis-saff epitassjali jissejjaħ wejfer epitassjali (wejfer epitassjali = saff epitassjali + sottostrat). Meta l-apparat ikun magħmul fuq is-saff epitassjali, jissejjaħ epitassja pożittiva. Jekk l-apparat ikun magħmul fuq is-sottostrat, jissejjaħ epitassja inversa. F'dan il-ħin, is-saff epitassjali għandu biss rwol ta' appoġġ.
Wejfer illustrat
Metodi ta' tkabbir epitassjali
Epitassja b'raġġ molekulari (MBE): Din hija teknoloġija ta' tkabbir epitassjali tas-semikondutturi mwettqa taħt kundizzjonijiet ta' vakwu ultra-għoli. F'din it-teknika, il-materjal tas-sors jiġi evaporat fil-forma ta' raġġ ta' atomi jew molekuli u mbagħad depożitat fuq sottostrat kristallin. L-MBE hija teknoloġija ta' tkabbir ta' film irqiq tas-semikondutturi preċiża ħafna u kontrollabbli li tista' tikkontrolla b'mod preċiż il-ħxuna tal-materjal depożitat fil-livell atomiku.
CVD organiku tal-metall (MOCVD): Fil-proċess MOCVD, metall organiku u gass idrur N li fih l-elementi meħtieġa jiġu fornuti lis-sottostrat f'temperatura xierqa, jgħaddu minn reazzjoni kimika biex jiġġeneraw il-materjal semikonduttur meħtieġ, u jiġu depożitati fuq is-sottostrat, filwaqt li l-komposti u l-prodotti tar-reazzjoni li jifdal jiġu skarikati.
Epitassija tal-fażi tal-fwar (VPE): L-epitassija tal-fażi tal-fwar hija teknoloġija importanti li tintuża komunement fil-produzzjoni ta' apparati semikondutturi. Il-prinċipju bażiku huwa li l-fwar ta' sustanzi jew komposti elementali jiġi ttrasportat f'gass trasportatur, u li jiġu depożitati kristalli fuq is-sottostrat permezz ta' reazzjonijiet kimiċi.
Liema problemi jsolvi l-proċess tal-epitassija?
Materjali ta' kristall wieħed bl-ingrossa biss ma jistgħux jissodisfaw il-ħtiġijiet dejjem jikbru tal-manifattura ta' diversi apparati semikondutturi. Għalhekk, it-tkabbir epitassjali, teknoloġija ta' tkabbir ta' materjal ta' kristall wieħed b'saff irqiq, ġiet żviluppata fl-aħħar tal-1959. Allura x'kontribut speċifiku għandha t-teknoloġija tal-epitassija għall-avvanz tal-materjali?
Għas-silikon, meta bdiet it-teknoloġija tat-tkabbir epitassjali tas-silikon, kien żmien tassew diffiċli għall-produzzjoni ta' transistors tas-silikon ta' frekwenza għolja u qawwa għolja. Mill-perspettiva tal-prinċipji tat-transistor, biex tinkiseb frekwenza għolja u qawwa għolja, il-vultaġġ tat-tkissir taż-żona tal-kollettur irid ikun għoli u r-reżistenza tas-serje trid tkun żgħira, jiġifieri, it-tnaqqis fil-vultaġġ tas-saturazzjoni jrid ikun żgħir. Tal-ewwel jeħtieġ li r-reżistività tal-materjal fiż-żona tal-ġbir għandha tkun għolja, filwaqt li tal-aħħar jeħtieġ li r-reżistività tal-materjal fiż-żona tal-ġbir għandha tkun baxxa. Iż-żewġ provinċji huma kontradittorji għal xulxin. Jekk il-ħxuna tal-materjal fiż-żona tal-kollettur titnaqqas biex titnaqqas ir-reżistenza tas-serje, il-wejfer tas-silikon ikun irqiq wisq u fraġli biex jiġi pproċessat. Jekk ir-reżistività tal-materjal titnaqqas, dan jikkontradixxi l-ewwel rekwiżit. Madankollu, l-iżvilupp tat-teknoloġija epitassjali rnexxielu jsolvi din id-diffikultà.
Soluzzjoni: Kabbar saff epitassjali b'reżistività għolja fuq sottostrat b'reżistenza baxxa ħafna, u agħmel l-apparat fuq is-saff epitassjali. Dan is-saff epitassjali b'reżistività għolja jiżgura li t-tubu jkollu vultaġġ għoli ta' tkissir, filwaqt li s-sottostrat b'reżistenza baxxa Jnaqqas ukoll ir-reżistenza tas-sottostrat, u b'hekk inaqqas il-waqgħa tal-vultaġġ tas-saturazzjoni, u b'hekk isolvi l-kontradizzjoni bejn it-tnejn.
Barra minn hekk, teknoloġiji tal-epitassija bħall-epitassija tal-fażi tal-fwar u l-epitassija tal-fażi likwida ta' GaAs u materjali semikondutturi komposti molekulari oħra III-V, II-VI u materjali oħra ġew żviluppati ħafna wkoll u saru l-bażi għall-biċċa l-kbira tal-apparati tal-microwave, apparati optoelettroniċi, u enerġija. Hija teknoloġija tal-proċess indispensabbli għall-produzzjoni ta' apparati, speċjalment l-applikazzjoni b'suċċess tat-teknoloġija tal-epitassija tal-fażi tal-fwar organiku tal-metall u tar-raġġi molekulari f'saffi rqaq, superlattiċi, bjar kwantistiċi, superlattiċi mġebbda, u epitatassija ta' saff irqiq fil-livell atomiku, li hija pass ġdid fir-riċerka tas-semikondutturi. L-iżvilupp tal-"inġinerija taċ-ċinturin tal-enerġija" fil-qasam poġġa bażi soda.
F'applikazzjonijiet prattiċi, apparati semikondutturi b'bandgap wiesa' kważi dejjem isiru fuq is-saff epitassjali, u l-wejfer tal-karbur tas-silikon innifsu jservi biss bħala s-sottostrat. Għalhekk, il-kontroll tas-saff epitassjali huwa parti importanti mill-industrija tas-semikondutturi b'bandgap wiesa'.
7 ħiliet ewlenin fit-teknoloġija tal-epitassija
1. Saffi epitassjali b'reżistenza għolja (baxxa) jistgħu jitkabbru epitassjalment fuq sottostrati b'reżistenza baxxa (għolja).
2. Is-saff epitassjali tat-tip N(P) jista' jitkabbar epitassjalment fuq is-sottostrat tat-tip P(N) biex jifforma junction PN direttament. M'hemm l-ebda problema ta' kumpensazzjoni meta jintuża l-metodu ta' diffużjoni biex issir junction PN fuq sottostrat ta' kristall wieħed.
3. Flimkien mat-teknoloġija tal-maskra, it-tkabbir epitassjali selettiv jitwettaq f'żoni magħżula, u b'hekk jinħolqu kundizzjonijiet għall-produzzjoni ta' ċirkwiti integrati u apparati bi strutturi speċjali.
4. It-tip u l-konċentrazzjoni tad-doping jistgħu jinbidlu skont il-bżonnijiet matul il-proċess tat-tkabbir epitassjali. Il-bidla fil-konċentrazzjoni tista' tkun bidla f'daqqa jew bidla bil-mod.
5. Jista' jkabbar komposti eteroġenji, b'ħafna saffi, b'ħafna komponenti u saffi ultra-rqaq b'komponenti varjabbli.
6. It-tkabbir epitassjali jista' jsir f'temperatura aktar baxxa mill-punt tat-tidwib tal-materjal, ir-rata tat-tkabbir hija kontrollabbli, u jista' jinkiseb tkabbir epitassjali ta' ħxuna fil-livell atomiku.
7. Jista' jkabbar materjali ta' kristall wieħed li ma jistgħux jinġibdu, bħal GaN, saffi ta' kristall wieħed ta' komposti terzjarji u kwaternarji, eċċ.
Ħin tal-posta: 13 ta' Mejju 2024