Пайдоиши номи вафли эпитаксиалӣ
Аввалан, биёед як мафҳуми хурдро маъмул гардонем: тайёр кардани вафл ду пайванди асосиро дар бар мегирад: тайёр кардани субстрат ва раванди эпитаксиалӣ. Субстрат вафлеест, ки аз маводи нимноқилҳои монокристаллӣ сохта шудааст. Субстрат метавонад мустақиман ба раванди истеҳсоли вафл барои истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқил ворид шавад ё онро бо равандҳои эпитаксиалӣ барои истеҳсоли вафлҳои эпитаксиалӣ коркард кардан мумкин аст. Эпитакси ба раванди парвариши қабати нави монокристалл дар субстрати монокристаллӣ ишора мекунад, ки бодиққат бо буридан, майда кардан, сайқал додан ва ғайра коркард шудааст. Монокристали нав метавонад ҳамон маводе бошад, ки субстрат аст, ё он метавонад маводи дигар (якхела) бошад (эпитакси ё гетероэпитаксиалӣ). Азбаски қабати нави монокристаллӣ мувофиқи фазаи кристаллии субстрат васеъ ва мерӯяд, онро қабати эпитаксиалӣ меноманд (ғафсӣ одатан чанд микрон аст, масалан, кремний: маънои афзоиши эпитаксиалии кремний дар субстрати монокристаллии кремний бо самти муайяни кристаллӣ аст. Қабати кристаллӣ бо якпорчагии сохтори шабакавии хуб ва муқовимат ва ғафсии гуногун бо самти кристаллӣ бо субстрат парвариш карда мешавад) ва субстрат бо қабати эпитаксиалӣ вафли эпитаксиалӣ номида мешавад (вафли эпитаксиалӣ = қабати эпитаксиалӣ + субстрат). Вақте ки дастгоҳ дар қабати эпитаксиалӣ сохта мешавад, онро эпитаксиалии мусбат меноманд. Агар дастгоҳ дар субстрат сохта шавад, онро эпитаксиалии баръакс меноманд. Дар ин вақт, қабати эпитаксиалӣ танҳо нақши ёрирасонро мебозад.
Вафли сайқалёфта
Усулҳои афзоиши эпитаксиалӣ
Эпитаксияи шуоъи молекулавӣ (MBE): Ин технологияи афзоиши эпитаксиалии нимноқилӣ аст, ки дар шароити вакууми ултрабаланд анҷом дода мешавад. Дар ин усул, маводи ибтидоӣ дар шакли шуоъи атомҳо ё молекулаҳо бухор карда мешавад ва сипас дар зери субстрати кристаллӣ ҷойгир карда мешавад. MBE як технологияи афзоиши плёнкаи тунуки нимноқилӣ хеле дақиқ ва идорашаванда аст, ки метавонад ғафсии маводи ҷойгиршударо дар сатҳи атомӣ дақиқ назорат кунад.
CVD-и органикии металлӣ (MOCVD): Дар раванди MOCVD, металли органикӣ ва гази гидридӣ N, ки дорои унсурҳои зарурӣ мебошанд, дар ҳарорати мувофиқ ба субстрат ворид карда мешаванд, барои тавлиди маводи нимноқилии зарурӣ аз реаксияи кимиёвӣ мегузаранд ва дар субстрат ҷойгир мешаванд, дар ҳоле ки пайвастагиҳо ва маҳсулоти реаксияи боқимонда холӣ мешаванд.
Эпитаксияи фазаи буғ (VPE): Эпитаксияи фазаи буғ як технологияи муҳим аст, ки маъмулан дар истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқил истифода мешавад. Принсипи асосӣ интиқоли буғи моддаҳои элементӣ ё пайвастагиҳо дар гази интиқолдиҳанда ва ҷойгир кардани кристаллҳо дар субстрат тавассути реаксияҳои кимиёвӣ мебошад.
Раванди эпитакси кадом мушкилотро ҳал мекунад?
Танҳо маводҳои як кристаллии калон наметавонанд ниёзҳои афзояндаи истеҳсоли дастгоҳҳои гуногуни нимноқилро қонеъ гардонанд. Аз ин рӯ, афзоиши эпитаксиалӣ, як технологияи афзоиши маводи як кристаллии қабати тунук, дар охири соли 1959 таҳия карда шуд. Пас, технологияи эпитаксиалӣ дар пешрафти маводҳо чӣ саҳми мушаххасе дорад?
Барои кремний, вақте ки технологияи афзоиши эпитаксиалии кремний оғоз ёфт, истеҳсоли транзисторҳои басомади баланд ва қувваи баланди кремний воқеан як давраи душвор буд. Аз нигоҳи принсипҳои транзистор, барои ба даст овардани басомади баланд ва қувваи баланд, шиддати вайроншавии минтақаи коллектор бояд баланд ва муқовимати силсилавӣ бояд хурд бошад, яъне коҳиши шиддати сершавӣ бояд хурд бошад. Аввалин талаб мекунад, ки муқовимати мавод дар минтақаи ҷамъоварӣ бояд баланд бошад, дар ҳоле ки дуюмӣ талаб мекунад, ки муқовимати мавод дар минтақаи ҷамъоварӣ бояд паст бошад. Ин ду вилоят бо ҳам мухолифанд. Агар ғафсии мавод дар минтақаи коллектор барои кам кардани муқовимати силсилавӣ кам карда шавад, вафли кремний хеле тунук ва нозук хоҳад буд, ки коркард карда шавад. Агар муқовимати мавод кам карда шавад, он бо талаботи аввал мухолиф хоҳад буд. Аммо, рушди технологияи эпитаксиалӣ муваффақ буд. Ин мушкилотро ҳал кард.
Ҳалли масъала: Қабати эпитаксиалии муқовимати баландро дар зеризаминии муқовимати хеле паст парвариш кунед ва дастгоҳро дар зеризаминии эпитаксиалӣ ҷойгир кунед. Ин қабати эпитаксиалии муқовимати баланд кафолат медиҳад, ки найча дорои шиддати баланди вайроншавӣ аст, дар ҳоле ки зеризаминии муқовимати паст инчунин муқовимати зеризаминиро коҳиш медиҳад ва бо ин васила пастшавии шиддати сершавиро кам мекунад ва бо ин васила зиддияти байни ин дуро ҳал мекунад.
Илова бар ин, технологияҳои эпитаксия, ба монанди эпитаксияи фазаи буғӣ ва эпитаксияи фазаи моеъи GaAs ва дигар маводҳои нимноқилии пайвастагии III-V, II-VI ва дигар молекулавӣ низ хеле рушд кардаанд ва асоси аксари дастгоҳҳои микроволновка, дастгоҳҳои оптоэлектронӣ ва энергетикӣ гардидаанд. Ин як технологияи раванди муҳим барои истеҳсоли дастгоҳҳо мебошад, бахусус татбиқи бомуваффақияти технологияи эпитаксияи фазаи буғи шуоъи молекулавӣ ва металлӣ органикӣ дар қабатҳои тунук, суперкатҳо, чоҳҳои квантӣ, суперкатҳои шиддатнок ва эпитаксияи қабати тунуки сатҳи атомӣ, ки қадами нав дар таҳқиқоти нимноқилҳо мебошад. Рушди "муҳандисии камарбанди энергетикӣ" дар ин соҳа заминаи мустаҳкам гузошт.
Дар татбиқи амалӣ, дастгоҳҳои нимноқилӣ бо фосилаи васеи банд қариб ҳамеша дар қабати эпитаксиалӣ сохта мешаванд ва худи пластинаи карбиди кремний танҳо ҳамчун субстрат хизмат мекунад. Аз ин рӯ, назорати қабати эпитаксиалӣ қисми муҳими саноати нимноқилӣ бо фосилаи васеи банд мебошад.
7 маҳорати асосӣ дар технологияи эпитаксия
1. Қабатҳои эпитаксиалии муқовимати баланд (паст)-ро метавон дар субстратҳои муқовимати паст (баланд) ба таври эпитаксиалӣ парвариш кард.
2. Қабати эпитаксиалии навъи N (P)-ро метавон дар зеризаминии навъи P (N) ба таври эпитаксиалӣ парвариш кард, то мустақиман пайванди PN-ро ташкил диҳад. Ҳангоми истифодаи усули диффузия барои сохтани пайванди PN дар зеризаминии монокристаллӣ мушкили ҷуброн вуҷуд надорад.
3. Дар якҷоягӣ бо технологияи ниқоб, парвариши эпитаксиалии интихобӣ дар минтақаҳои муайяншуда анҷом дода мешавад, ки барои истеҳсоли схемаҳои интегралӣ ва дастгоҳҳо бо сохторҳои махсус шароит фароҳам меорад.
4. Навъ ва консентратсияи допингро вобаста ба ниёзҳо дар раванди афзоиши эпитаксиалӣ тағйир додан мумкин аст. Тағйирёбии консентратсия метавонад тағйироти ногаҳонӣ ё тағйироти суст бошад.
5. Он метавонад пайвастагиҳои гетерогенӣ, бисёрқабата, бисёрҷузъӣ ва қабатҳои ултра тунукро бо ҷузъҳои тағйирёбанда парвариш кунад.
6. Афзоиши эпитаксиалӣ метавонад дар ҳарорати пасттар аз нуқтаи обшавии мавод анҷом дода шавад, суръати афзоиш назоратшаванда аст ва афзоиши эпитаксиалии ғафсии сатҳи атомӣ ба даст оварда мешавад.
7. Он метавонад маводҳои монокристаллиеро, ки кашида намешаванд, ба монанди GaN, қабатҳои монокристаллии пайвастагиҳои сеюм ва чорум ва ғайраро парвариш кунад.
Вақти нашр: 13 майи соли 2024