E faʻapefea ona fesoasoani vaega epitaxial i masini semiconductor?

O le amataga o le igoa epitaxial wafer

Muamua, seʻi o tatou faʻalauiloaina se manatu laʻititi: o le sauniuniga o le wafer e aofia ai ni sootaga tetele se lua: sauniuniga o le substrate ma le faiga epitaxial. O le substrate o se wafer e faia i le semiconductor single crystal. E mafai e le substrate ona ulufale saʻo i le faiga o le gaosiga o le wafer e gaosia ai masini semiconductor, pe mafai foi ona faʻagasoloina e ala i faiga epitaxial e gaosia ai wafers epitaxial. O le Epitaxy e faasino i le faiga o le totoina o se vaega fou o le tasi crystal i luga o se tasi crystal substrate ua uma ona faʻagasoloina ma le faʻaeteete e ala i le tipiina, oloina, faʻapulusaina, ma isi mea. O le tasi crystal fou e mafai ona tutusa le mea ma le substrate, pe mafai foi ona avea ma se mea ese (homogeneous) epitaxy poʻo le heteroepitaxy). Ona o le vaega fou o le tioata e tasi e faʻalauteleina ma tuputupu aʻe e tusa ai ma le vaega o le tioata o le substrate, ua taʻua o le vaega epitaxial (o le mafiafia e masani lava o ni nai microns, pe a faʻaaogaina le silicon o se faʻataʻitaʻiga: o le uiga o le tuputupu aʻe o le silicon epitaxial o loʻo i luga o se substrate tioata e tasi a le silicon ma se faʻatulagaga tioata patino. O se vaega o le tioata e lelei le faʻatulagaina o le lattice ma eseese le teteʻe ma le mafiafia ma le faʻatulagaga tioata tutusa e pei ona tuputupu aʻe ai le substrate), ma o le substrate ma le vaega epitaxial ua taʻua o le epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate). A faia le masini i luga o le vaega epitaxial, e taʻua o le positive epitaxy. Afai e faia le masini i luga o le substrate, e taʻua o le reverse epitaxy. I le taimi nei, e naʻo le lagolago le vaega epitaxial.

Wafer fa'apala

Metotia o le tuputupu aʻe o le epitaxial

Molecular beam epitaxy (MBE): O se tekinolosi tuputupu a'e epitaxial semiconductor e faia i lalo o tulaga maualuga tele o le vacuum. I lenei metotia, o le mea autu e fa'amamago i le foliga o se ave o atoms po'o molecules ona fa'aputu lea i luga o se substrate crystalline. O le MBE o se tekinolosi tuputupu a'e o le semiconductor thin film e matua sa'o ma mafai ona pulea e mafai ona pulea tonu le mafiafia o mea ua fa'aputu i le tulaga atomic.
CVD metala fa'aola (MOCVD): I le faiga o le MOCVD, o metala fa'aola ma le kesi hydride N o lo'o i ai elemene mana'omia e sapalaiina i le substrate i se vevela talafeagai, faia se tali fa'akemikolo e maua ai le mea semiconductor mana'omia, ma fa'aputu i luga o le substrate, a'o fa'asa'olotoina isi vaila'au ma oloa tali.
Epitaxy vaega o le ausa (VPE): O le epitaxy vaega o le ausa o se tekinolosi taua e masani ona faʻaaogaina i le gaosiga o masini semiconductor. O le mataupu faavae autu o le felauaiga lea o le ausa o mea taua poʻo mea faʻapipiʻi i totonu o se kesi feaveaʻi, ma faʻaputu tioata i luga o le substrate e ala i tali faʻakemikolo.

O a fa'afitauli e foia e le faiga epitaxy?

E na'o mea tetele e tasi le tioata e le mafai ona fa'afetaui mana'oga fa'atupula'ia o le gaosiga o masini eseese e pei o le semiconductor. O le mea lea, na atia'e ai le epitaxial growth, o se tekinolosi e tasi le tioata e tasi le vaega manifinifi, i le fa'ai'uga o le 1959. O le a la le sao fa'apitoa o le tekinolosi epitaxy i le fa'aleleia atili o meafaitino?

Mo le silicon, ina ua amata le tekinolosi tuputupu aʻe o le silicon epitaxial, o se taimi faigata tele lea mo le gaosiga o transistors silicon maualuga-frequency ma maualuga-power. Mai le vaaiga o mataupu faavae o le transistor, ina ia maua le maualuga o le frequency ma le maualuga o le malosiaga, e tatau ona maualuga le voltage breakdown o le vaega e aoina ma e tatau ona laʻititi le teteʻe o le faasologa, o lona uiga, e tatau ona laʻititi le paʻu o le voltage saturation. O le muamua e manaʻomia ai le maualuga o le teteʻe o le meafaitino i le vaega e aoina ai, ae o le lona lua e manaʻomia ai le maualalo o le teteʻe o le meafaitino i le vaega e aoina ai. E feteenai itu e lua. Afai e faʻaitiitia le mafiafia o le meafaitino i le vaega e aoina ai e faʻaitiitia ai le teteʻe o le faasologa, o le a manifinifi tele ma vaivai le silicon wafer e le mafai ona faʻagasoloina. Afai e faʻaitiitia le teteʻe o le meafaitino, o le a feteenai ma le manaʻoga muamua. Peitaʻi, o le atinaʻeina o tekinolosi epitaxial ua manuia. Ua foia lenei faigata.

Tali: Fa'atupula'ia se vaega epitaxial e maualuga le tete'e i luga o se substrate e matua maualalo le tete'e, ma fai le masini i luga o le vaega epitaxial. O lenei vaega epitaxial e maualuga le tete'e e fa'amautinoa ai o lo'o i ai i le paipa se voltage maualuga, ae o le substrate e maualalo le tete'e e fa'aitiitia ai fo'i le tete'e o le substrate, ma fa'aitiitia ai le pa'ū o le voltage saturation, ma fo'ia ai le feteenai i le va o le lua.

E le gata i lea, o tekinolosi epitaxy e pei o le vapor phase epitaxy ma le liquid phase epitaxy o GaAs ma isi III-V, II-VI ma isi mea semiconductor molecular compound ua matua atiaeina foi ma ua avea ma faavae mo le tele o masini microwave, masini optoelectronic, eletise O se tekinolosi faagasologa taua mo le gaosiga o masini, aemaise lava le faaaogaina manuia o le molecular beam ma le metal organic vapor phase epitaxy technology i vaega manifinifi, superlattices, quantum wells, strained superlattices, ma atomic-level thin-layer epitaxy, o se laasaga fou lea i suesuega semiconductor. O le atinaeina o le "energy belt engineering" i le fanua ua faataatia ai se faavae mautu.

I faʻaoga faʻatino, o masini semiconductor wide bandgap e toetoe lava o taimi uma e faia i luga o le vaega epitaxial, ma o le silicon carbide wafer lava ia e naʻo le avea ma substrate. O le mea lea, o le puleaina o le vaega epitaxial o se vaega taua o le alamanuia semiconductor wide bandgap.

7 tomai autu i tekinolosi epitaxy

1. E mafai ona totoina ni vaega epitaxial e maualuga (maualalo) le tete'e i luga o ni substrate e maualalo (maualuga) le tete'e.
2. E mafai ona fa'atupuina le vaega epitaxial ituaiga N (P) i luga o le substrate ituaiga P (N) e fausia ai se PN junction sa'o. E leai se fa'afitauli o le taui pe a fa'aogaina le metotia fa'asalalau e fai ai se PN junction i luga o se substrate tioata e tasi.
3. Fa'atasi ai ma le tekinolosi o le ufimata, o le tuputupu a'e o le epitaxial filifilia e fa'atinoina i nofoaga atofaina, ma fa'atupuina ai tulaga mo le gaosiga o matagaluega tu'ufa'atasi ma masini fa'atasi ai ma fausaga fa'apitoa.
4. E mafai ona suia le ituaiga ma le malosi o le vailaʻau faʻasaina e tusa ai ma manaʻoga i le taimi o le faagasologa o le tuputupu aʻe o le epitaxial. O le suiga i le malosi e mafai ona avea ma suiga faʻafuaseʻi pe suia malie.
5. E mafai ona tupu a'e ni vaega eseese, tele-vaega, tele-vaega ma ni vaega manifinifi tele ma ni vaega eseese.
6. E mafai ona faia le tuputupu aʻe epitaxial i se vevela e maualalo ifo nai lo le tulaga e liusuavai ai le meafaitino, e mafai ona pulea le fua faatatau o le tuputupu aʻe, ma e mafai ona ausia le tuputupu aʻe epitaxial o le mafiafia o le atomika.
7. E mafai ona tupu aʻe mea tioata e tasi e le mafai ona tosoina, e pei o le GaN, vaega tioata e tasi o mea faʻaputuga tolu ma faʻaputuga faʻaputuga, ma isi.