Происхождение названия эпитаксиальная пластина
Сначала давайте популяризируем небольшую концепцию: подготовка пластины включает в себя два основных звена: подготовку подложки и эпитаксиальный процесс. Подложка представляет собой пластину, изготовленную из полупроводникового монокристаллического материала. Подложка может напрямую поступать в процесс изготовления пластин для производства полупроводниковых приборов или может быть обработана эпитаксиальными процессами для производства эпитаксиальных пластин. Эпитаксия относится к процессу выращивания нового слоя монокристалла на монокристаллической подложке, которая была тщательно обработана путем резки, шлифовки, полировки и т. д. Новый монокристалл может быть из того же материала, что и подложка, или из другого материала (гомогенная эпитаксия или гетероэпитакси). Поскольку новый монокристаллический слой расширяется и растет в соответствии с кристаллической фазой подложки, он называется эпитаксиальным слоем (толщина обычно составляет несколько микрон, если взять в качестве примера кремний: смысл эпитаксиального роста кремния заключается в том, что он растет на монокристаллической подложке кремния с определенной ориентацией кристалла. Выращивается слой кристалла с хорошей целостностью структуры решетки и различным удельным сопротивлением и толщиной с той же ориентацией кристалла, что и подложка), а подложка с эпитаксиальным слоем называется эпитаксиальной пластиной (эпитаксиальная пластина = эпитаксиальный слой + подложка). Когда устройство изготовлено на эпитаксиальном слое, это называется положительной эпитаксией. Если устройство изготовлено на подложке, это называется обратной эпитаксией. В это время эпитаксиальный слой играет только вспомогательную роль.
Полированная пластина
Методы эпитаксиального роста
Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ): Это технология эпитаксиального роста полупроводников, выполняемая в условиях сверхвысокого вакуума. В этой технике исходный материал испаряется в виде пучка атомов или молекул, а затем осаждается на кристаллическую подложку. МЛЭ — это очень точная и контролируемая технология роста тонких полупроводниковых пленок, которая позволяет точно контролировать толщину осаждаемого материала на атомном уровне.
Металлоорганическое химическое осаждение из газовой фазы (MOCVD): В процессе MOCVD органический металл и гидридный газ N, содержащие необходимые элементы, подаются на подложку при соответствующей температуре, подвергаются химической реакции для получения необходимого полупроводникового материала и осаждаются на подложке, в то время как оставшиеся соединения и продукты реакции выводятся.
Парофазная эпитаксия (VPE): Парофазная эпитаксия является важной технологией, обычно используемой в производстве полупроводниковых приборов. Основной принцип заключается в транспортировке паров элементарных веществ или соединений в газе-носителе и осаждении кристаллов на подложке посредством химических реакций.
Какие проблемы решает процесс эпитаксии?
Только объемные монокристаллические материалы не могут удовлетворить растущие потребности производства различных полупроводниковых приборов. Поэтому в конце 1959 года была разработана технология эпитаксиального роста — тонкослойного монокристаллического материала. Так какой же конкретный вклад вносит технология эпитаксии в развитие материалов?
Для кремния, когда началась технология эпитаксиального роста кремния, это было действительно трудное время для производства кремниевых высокочастотных и мощных транзисторов. С точки зрения принципов транзистора, чтобы получить высокую частоту и высокую мощность, напряжение пробоя области коллектора должно быть высоким, а последовательное сопротивление должно быть малым, то есть падение напряжения насыщения должно быть небольшим. Первое требует, чтобы удельное сопротивление материала в области сбора должно быть высоким, в то время как второе требует, чтобы удельное сопротивление материала в области сбора должно быть низким. Эти две провинции противоречат друг другу. Если толщина материала в области коллектора уменьшается для уменьшения последовательного сопротивления, кремниевая пластина будет слишком тонкой и хрупкой для обработки. Если удельное сопротивление материала уменьшается, это будет противоречить первому требованию. Однако развитие эпитаксиальной технологии было успешным. решило эту трудность.
Решение: Вырастить эпитаксиальный слой с высоким сопротивлением на подложке с чрезвычайно низким сопротивлением и изготовить устройство на эпитаксиальном слое. Этот эпитаксиальный слой с высоким сопротивлением обеспечивает трубке высокое пробивное напряжение, в то время как подложка с низким сопротивлением также снижает сопротивление подложки, тем самым уменьшая падение напряжения насыщения, тем самым разрешая противоречие между ними.
Кроме того, эпитаксические технологии, такие как парофазная эпитаксия и жидкофазная эпитаксия GaAs и других полупроводниковых материалов III-V, II-VI и других молекулярных соединений, также получили значительное развитие и стали основой для большинства микроволновых приборов, оптоэлектронных приборов, силовых Это незаменимая технологическая технология для производства приборов, особенно успешное применение технологии молекулярно-лучевой и металлоорганической парофазной эпитаксии в тонких слоях, сверхрешетках, квантовых ямах, напряженных сверхрешетках и тонкослойной эпитаксии на атомном уровне, что является новым шагом в исследованиях полупроводников. Развитие «энергетической поясной инженерии» в этой области заложило прочную основу.
В практических приложениях широкозонные полупроводниковые приборы почти всегда изготавливаются на эпитаксиальном слое, а сама пластина карбида кремния служит только в качестве подложки. Поэтому контроль эпитаксиального слоя является важной частью широкозонной полупроводниковой промышленности.
7 основных навыков в технологии эпитаксии
1. Эпитаксиальные слои с высоким (низким) сопротивлением могут быть выращены эпитаксиальным методом на подложках с низким (высоким) сопротивлением.
2. Эпитаксиальный слой типа N (P) может быть эпитаксиально выращен на подложке типа P (N) для непосредственного формирования PN-перехода. При использовании диффузионного метода для создания PN-перехода на монокристаллической подложке не возникает проблем с компенсацией.
3. В сочетании с масочной технологией осуществляется селективный эпитаксиальный рост в заданных зонах, что создает условия для производства интегральных схем и приборов со специальными структурами.
4. Тип и концентрация легирования могут быть изменены в соответствии с потребностями в процессе эпитаксиального роста. Изменение концентрации может быть внезапным или медленным.
5. Позволяет выращивать гетерогенные, многослойные, многокомпонентные соединения и сверхтонкие слои с переменными компонентами.
6. Эпитаксиальный рост может осуществляться при температуре ниже температуры плавления материала, скорость роста контролируется, и может быть достигнут эпитаксиальный рост толщины атомного уровня.
7. Он может выращивать монокристаллические материалы, которые невозможно вытянуть, такие как GaN, монокристаллические слои третичных и четвертичных соединений и т. д.
Время публикации: 13 мая 2024 г.