ئېپىتاكسىيال قەۋەتلەر يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەرگە قانداق ياردەم بېرىدۇ؟

ئېپىتاكسىيال ۋافېر نامىنىڭ كېلىپ چىقىشى

ئالدى بىلەن، كىچىك بىر ئۇقۇمنى ئومۇملاشتۇرايلى: ۋافەر تەييارلاش ئىككى چوڭ ھالقىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: ئاساسىي ماتېرىيال تەييارلاش ۋە ئېپىتاكسىيە جەريانى. ئاساسىي ماتېرىيال يېرىم ئۆتكۈزگۈچ يەككە كىرىستال ماتېرىيالىدىن ياسالغان ۋافەر. ئاساسىي ماتېرىيال بىۋاسىتە ۋافەر ئىشلەپچىقىرىش جەريانىغا كىرىپ يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەرنى ئىشلەپچىقىرىشى مۇمكىن، ياكى ئېپىتاكسىيە جەريانلىرى ئارقىلىق پىششىقلاپ ئېپىتاكسىيە ۋافەرلىرىنى ئىشلەپچىقىرىشى مۇمكىن. ئېپىتاكسىيە دېگىنىمىز، كېسىش، سىلىقلاش، پارقىراقلاشتۇرۇش قاتارلىق ئۇسۇللار بىلەن ئەستايىدىل پىششىقلاپ ئىشلەنگەن يەككە كىرىستال ئاساسىي ماتېرىيالى ئۈستىدە يېڭى بىر قەۋەت يەككە كىرىستال ئۆستۈرۈش جەريانىنى كۆرسىتىدۇ. يېڭى يەككە كىرىستال ئاساسىي ماتېرىيال بىلەن ئوخشاش ماتېرىيال بولۇشى مۇمكىن، ياكى باشقا ماتېرىيال (بىر خىل) ئېپىتاكسىيە ياكى گېتېروئېپىتاكسىيە بولۇشى مۇمكىن. يېڭى يەككە كىرىستال قەۋىتى ئاساسىي قاتلامنىڭ كىرىستال باسقۇچىغا ئاساسەن كېڭىيىپ ئۆسىدىغان بولغاچقا، ئۇ ئېپىتاكسىيە قەۋىتى دەپ ئاتىلىدۇ (قېلىنلىقى ئادەتتە بىر قانچە مىكرون بولىدۇ، مىسال قىلىپ كرېمنىينى ئالساق: كرېمنىي ئېپىتاكسىيە ئۆسۈشىنىڭ مەنىسى بەلگىلىك كىرىستال يۆنىلىشىگە ئىگە كرېمنىي يەككە كىرىستال ئاساسىي قاتلامدا. ياخشى تور قۇرۇلمىسى پۈتۈنلۈكىگە ئىگە ۋە ئاساسىي قاتلام بىلەن ئوخشاش كىرىستال يۆنىلىشىگە ئىگە قارشىلىق ۋە قېلىنلىقى ئوخشىمايدىغان كىرىستال قەۋىتى ئۆستۈرۈلىدۇ)، ئېپىتاكسىيە قەۋىتىگە ئىگە ئاساسىي قاتلام ئېپىتاكسىيە ۋافېر (ئېپىتاكسىيە ۋافېر = ئېپىتاكسىيە قەۋىتى + ئاساسىي قاتلام) دەپ ئاتىلىدۇ. ئۈسكۈنە ئېپىتاكسىيە قەۋىتىدە ياسالغاندا، ئۇ ئاكتىپ ئېپىتاكسىيە دەپ ئاتىلىدۇ. ئەگەر ئۈسكۈنە ئاساسىي قاتلامدا ياسالغان بولسا، ئۇ تەتۈر ئېپىتاكسىيە دەپ ئاتىلىدۇ. بۇ ۋاقىتتا، ئېپىتاكسىيە قەۋىتى پەقەت قوللاش رولىنى ئوينايدۇ.

سىلىقلانغان ۋافلى

ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش ئۇسۇللىرى

مولېكۇلا نۇر ئېپىتاكسىيىسى (MBE): ئۇ ئىنتايىن يۇقىرى ۋاكۇئۇم شارائىتىدا ئېلىپ بېرىلىدىغان يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش تېخنىكىسى. بۇ تېخنىكىدا، مەنبە ماتېرىيال ئاتوم ياكى مولېكۇلا نۇرى شەكلىدە پارغا ئايلاندۇرۇلۇپ، ئاندىن كىرىستاللىق ئاساسقا قويۇلىدۇ. MBE ئاتوم سەۋىيەسىدە قويۇلغان ماتېرىيالنىڭ قېلىنلىقىنى ئېنىق كونترول قىلالايدىغان ئىنتايىن ئېنىق ۋە كونترول قىلغىلى بولىدىغان يېرىم ئۆتكۈزگۈچ نېپىز پەردە ئۆسۈش تېخنىكىسى.
مېتال ئورگانىك CVD (MOCVD): MOCVD جەريانىدا، ئورگانىك مېتال ۋە لازىملىق ئېلېمېنتلارنى ئۆز ئىچىگە ئالغان گىدرىد گازى N گازى مۇۋاپىق تېمپېراتۇرىدا ئاساسىي قاتلامغا يەتكۈزۈلۈپ، لازىملىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىيال ھاسىل قىلىش ئۈچۈن خىمىيىلىك رېئاكسىيەگە ئۇچرايدۇ ۋە ئاساسىي قاتلامغا چۆكۈپ، قالغان بىرىكمىلەر ۋە رېئاكسىيە مەھسۇلاتلىرى چىقىرىۋېتىلىدۇ.
پار باسقۇچى ئېپىتاكسىيەسى (VPE): پار باسقۇچى ئېپىتاكسىيەسى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەرنى ئىشلەپچىقىرىشتا كۆپ ئىشلىتىلىدىغان مۇھىم تېخنىكا. ئاساسلىق پرىنسىپ ئېلېمېنت ماددىلار ياكى بىرىكمىلەرنىڭ پارىنى توشۇغۇچى گازدا توشۇش ۋە خىمىيىلىك رېئاكسىيە ئارقىلىق ئاساسىي تاختىغا كىرىستاللارنى قويۇشتىن ئىبارەت.

ئېپىتاكسىيە جەريانى قانداق مەسىلىلەرنى ھەل قىلىدۇ؟

پەقەت كۆپ مىقداردىكى يەككە كىرىستاللىق ماتېرىياللارلا ھەر خىل يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەرنى ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ئېشىۋاتقان ئېھتىياجىنى قاندۇرالمايدۇ. شۇڭا، 1959-يىلىنىڭ ئاخىرىدا نېپىز قەۋەتلىك يەككە كىرىستاللىق ماتېرىيال ئۆستۈرۈش تېخنىكىسى بولغان ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش تەرەققىي قىلدۇرۇلدى. ئۇنداقتا، ئېپىتاكسىيال تېخنىكىسىنىڭ ماتېرىياللارنىڭ تەرەققىياتىغا قانداق ئالاھىدە تۆھپىسى بار؟

كرېمنىيغا نىسبەتەن، كرېمنىي ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش تېخنىكىسى باشلانغاندا، كرېمنىي يۇقىرى چاستوتىلىق ۋە يۇقىرى قۇۋۋەتلىك ترانسىستورلارنى ئىشلەپچىقىرىش ھەقىقەتەن قىيىن بىر مەزگىل ئىدى. ترانسىستور پىرىنسىپى نۇقتىسىدىن قارىغاندا، يۇقىرى چاستوتا ۋە يۇقىرى قۇۋۋەتكە ئېرىشىش ئۈچۈن، توپلىغۇچى رايوننىڭ بۇزۇلۇش توك بېسىمى يۇقىرى، تىزىلىش قارشىلىقى كىچىك، يەنى تويۇنۇش توك بېسىمىنىڭ چۈشۈشى كىچىك بولۇشى كېرەك. بىرىنچىسى، توپلىغۇچى رايوندىكى ماتېرىيالنىڭ قارشىلىقىنىڭ يۇقىرى بولۇشىنى تەلەپ قىلىدۇ، ئىككىنچىسى، توپلىغۇچى رايوندىكى ماتېرىيالنىڭ قارشىلىقىنىڭ تۆۋەن بولۇشىنى تەلەپ قىلىدۇ. بۇ ئىككى ئۆلكە بىر-بىرىگە زىت. ئەگەر توپلىغۇچى رايوندىكى ماتېرىيالنىڭ قېلىنلىقى تىزىلىش قارشىلىقىنى ئازايتىش ئۈچۈن ئازايتىلسا، كرېمنىي تاختىسىنى پىششىقلاپ ئىشلەش بەك نېپىز ۋە نازۇك بولۇپ قالىدۇ. ئەگەر ماتېرىيالنىڭ قارشىلىقى تۆۋەنلىتىلسە، ئۇ بىرىنچى تەلەپكە زىت كېلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئېپىتاكسىيال تېخنىكىسىنىڭ تەرەققىياتى مۇۋەپپەقىيەتلىك بولدى. بۇ قىيىنچىلىقنى ھەل قىلدى.

ھەل قىلىش چارىسى: ئىنتايىن تۆۋەن قارشىلىقلىق ئاساسقا يۇقىرى قارشىلىقلىق ئېپىتاكسىيال قەۋەت ئۆستۈرۈڭ ۋە ئۈسكۈنىنى ئېپىتاكسىيال قەۋەتكە ئورنىتىڭ. بۇ يۇقىرى قارشىلىقلىق ئېپىتاكسىيال قەۋەت تۇرۇبىنىڭ يۇقىرى پارچىلىنىش توك بېسىمىغا ئىگە بولۇشىغا كاپالەتلىك قىلىدۇ، تۆۋەن قارشىلىقلىق ئاساس يەنە ئاساسنىڭ قارشىلىقىنى تۆۋەنلىتىپ، تويۇنۇش توك بېسىمىنىڭ چۈشۈشىنى ئازايتىپ، بۇ ئىككىسى ئوتتۇرىسىدىكى زىددىيەتنى ھەل قىلىدۇ.

بۇنىڭدىن باشقا، GaAs ۋە باشقا III-V، II-VI ۋە باشقا مولېكۇلا بىرىكمىسى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىياللارنىڭ پار باسقۇچى ئېپىتاكسىيىسى ۋە سۇيۇق باسقۇچ ئېپىتاكسىيىسى قاتارلىق ئېپىتاكسىيە تېخنىكىلىرىمۇ زور دەرىجىدە تەرەققىي قىلدى ۋە كۆپىنچە مىكرو دولقۇنلۇق ئۈسكۈنىلەر، ئوپتوئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەر، ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەر ۋە ئېلېكتر ئېنېرگىيەسى ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئاساسىغا ئايلاندى. بۇ ئۈسكۈنىلەرنى ئىشلەپچىقىرىشتا، بولۇپمۇ نېپىز قەۋەتلەر، ئۈستۈنكى تورلار، كۋانت قۇدۇقلىرى، جىددىي ئۈستۈنكى تورلار ۋە ئاتوم دەرىجىلىك نېپىز قەۋەت ئېپىتاكسىيىسىدە مولېكۇلا نۇرى ۋە مېتال ئورگانىك پار باسقۇچى ئېپىتاكسىيىسى تېخنىكىسىنىڭ مۇۋەپپەقىيەتلىك قوللىنىلىشىدا مۇھىم رول ئوينايدۇ، بۇ يېرىم ئۆتكۈزگۈچ تەتقىقاتىدىكى يېڭى بىر قەدەم. بۇ ساھەدە «ئېنېرگىيە بەلبېغى قۇرۇلۇشى» نىڭ تەرەققىياتى پۇختا ئاساس سالدى.

ئەمەلىي قوللىنىشتا، كەڭ بەلۋاغلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئۈسكۈنىلەر دېگۈدەك ھەمىشە ئېپىتاكسىيال قەۋەتتە ياسىلىدۇ، كرېمنىي كاربىد تاختىسىنىڭ ئۆزى پەقەت ئاساسىي قىسىم رولىنى ئوينايدۇ. شۇڭا، ئېپىتاكسىيال قەۋەتنى كونترول قىلىش كەڭ بەلۋاغلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچ سانائىتىنىڭ مۇھىم بىر قىسمى.

ئېپىتاكسىيە تېخنىكىسىدىكى 7 چوڭ ماھارەت

1. يۇقىرى (تۆۋەن) قارشىلىق كۆرسىتىدىغان ئېپىتاكسىيال قەۋەتلەرنى تۆۋەن (يۇقىرى) قارشىلىق كۆرسىتىدىغان ئاساسلاردا ئېپىتاكسىيال ئۆستۈرۈشكە بولىدۇ.
2. N (P) تىپلىق ئېپىتاكسىيال قەۋەتنى P (N) تىپلىق ئاساستا ئېپىتاكسىيال ئۆستۈرۈش ئارقىلىق بىۋاسىتە PN تۇتاشتۇرۇش نۇقتىسى ھاسىل قىلغىلى بولىدۇ. دىففۇزىيە ئۇسۇلىنى قوللىنىپ، يەككە كىرىستال ئاساستا PN تۇتاشتۇرۇش نۇقتىسى ھاسىل قىلغاندا ھېچقانداق تولۇقلىما مەسىلىسى بولمايدۇ.
3. ماسكا تېخنىكىسى بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ، بەلگىلەنگەن رايونلاردا تاللانغان ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش ئېلىپ بېرىلىپ، ئالاھىدە قۇرۇلمىلىق بىرلەشتۈرۈلگەن توك يولى ۋە ئۈسكۈنىلەرنى ئىشلەپچىقىرىشقا شارائىت يارىتىلىدۇ.
4. دوپنىڭ تۈرى ۋە قويۇقلۇقى ئېپىتاكسىيال ئۆسۈش جەريانىدا ئېھتىياجغا ئاساسەن ئۆزگەرتىلىشى مۇمكىن. قويۇقلۇقنىڭ ئۆزگىرىشى تۇيۇقسىز ئۆزگىرىش ياكى ئاستا ئۆزگىرىش بولۇشى مۇمكىن.
5. ئۇ ھەر خىل، كۆپ قاتلاملىق، كۆپ تەركىبلىك بىرىكمىلەرنى ۋە ئۆزگىرىشچان تەركىبلىك ئىنتايىن نېپىز قەۋەتلەرنى ئۆستۈرەلەيدۇ.
6. ئېپىتاكسىئال ئۆسۈش ماتېرىيالنىڭ ئېرىش نۇقتىسىدىن تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا ئېلىپ بېرىلىشى مۇمكىن، ئۆسۈش سۈرئىتىنى كونترول قىلغىلى بولىدۇ، ھەمدە ئاتوم دەرىجىسىدىكى قېلىنلىقتىكى ئېپىتاكسىئال ئۆسۈشنى ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدۇ.
7. ئۇ GaN، ئۈچىنچى ۋە تۆتىنچى دەرىجىلىك بىرىكمىلەرنىڭ يەككە كىرىستال قەۋىتى قاتارلىق تارتىشقا بولمايدىغان يەككە كىرىستاللىق ماتېرىياللارنى ئۆستۈرەلەيدۇ.