Epitaksial gofret nomining kelib chiqishi
Birinchidan, kichik bir tushunchani ommalashtiraylik: plastinka tayyorlash ikkita asosiy bo'g'inni o'z ichiga oladi: substrat tayyorlash va epitaksial jarayon. Substrat yarimo'tkazgichli monokristalli materialdan tayyorlangan plastinkadir. Substrat yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarish uchun plastinka ishlab chiqarish jarayoniga to'g'ridan-to'g'ri kirishi mumkin yoki epitaksial plastinkalarni ishlab chiqarish uchun epitaksial jarayonlar orqali qayta ishlanishi mumkin. Epitaksial - bu kesish, silliqlash, abrazivlash va boshqalar orqali ehtiyotkorlik bilan ishlov berilgan monokristalli substratda monokristalning yangi qatlamini o'stirish jarayonini anglatadi. Yangi monokristal substrat bilan bir xil material bo'lishi mumkin yoki u boshqa material (bir hil) bo'lishi mumkin (epitaksial yoki heteroepitaksial). Yangi monokristal qatlam substratning kristall fazasiga qarab kengayib va o'sib borishi sababli, u epitaksial qatlam deb ataladi (qalinligi odatda bir necha mikronni tashkil qiladi, masalan, kremniy: kremniy epitaksial o'sishining ma'nosi ma'lum bir kristall yo'nalishiga ega bo'lgan kremniy monokristal substratida. Yaxshi panjara tuzilishi yaxlitligiga va substrat bilan bir xil kristall yo'nalishiga ega bo'lgan turli qarshilik va qalinlikka ega kristall qatlami o'stiriladi) va epitaksial qatlamga ega substrat epitaksial plastinka deb ataladi (epitaksial plastinka = epitaksial qatlam + substrat). Qurilma epitaksial qatlamda yasalganda, u musbat epitaksial deb ataladi. Agar qurilma substratda qilingan bo'lsa, u teskari epitaksial deb ataladi. Bu vaqtda epitaksial qatlam faqat qo'llab-quvvatlovchi rol o'ynaydi.
Jilolangan gofret
Epitaksial o'sish usullari
Molekulyar nurli epitaksiya (MBE): Bu ultra yuqori vakuum sharoitida bajariladigan yarimo'tkazgichli epitaksial o'sish texnologiyasidir. Ushbu texnikada manba materiali atomlar yoki molekulalar nuri shaklida bug'lanadi va keyin kristalli substratga yotqiziladi. MBE - bu juda aniq va boshqariladigan yarimo'tkazgichli yupqa plyonkali o'sish texnologiyasi bo'lib, u yotqizilgan materialning qalinligini atom darajasida aniq nazorat qila oladi.
Metall organik CVD (MOCVD): MOCVD jarayonida organik metall va kerakli elementlarni o'z ichiga olgan gidrid gazi N gazi substratga tegishli haroratda yetkazib beriladi, kerakli yarimo'tkazgich materialini hosil qilish uchun kimyoviy reaksiyaga kirishadi va substratga cho'ktiriladi, qolgan birikmalar va reaksiya mahsulotlari esa chiqariladi.
Bugʻ fazasi epitaksiyasi (VPE): Bugʻ fazasi epitaksiyasi yarimoʻtkazgichli qurilmalar ishlab chiqarishda keng qoʻllaniladigan muhim texnologiyadir. Asosiy printsip elementar moddalar yoki birikmalarning bugʻini tashuvchi gazda tashish va kimyoviy reaksiyalar orqali substratga kristallar qoʻyishdir.
Epitaksiya jarayoni qanday muammolarni hal qiladi?
Faqatgina ommaviy monokristalli materiallar turli yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishning o'sib borayotgan ehtiyojlarini qondira olmaydi. Shuning uchun, 1959-yil oxirida yupqa qatlamli monokristalli materiallarni o'stirish texnologiyasi bo'lgan epitaksial o'sish ishlab chiqildi. Xo'sh, epitaksial texnologiya materiallarning rivojlanishiga qanday hissa qo'shadi?
Kremniy uchun, silikon epitaksial o'sish texnologiyasi boshlanganida, silikon yuqori chastotali va yuqori quvvatli tranzistorlarni ishlab chiqarish uchun juda qiyin davr edi. Tranzistor tamoyillari nuqtai nazaridan, yuqori chastotali va yuqori quvvatni olish uchun kollektor maydonining parchalanish kuchlanishi yuqori va ketma-ket qarshilik kichik bo'lishi kerak, ya'ni to'yinganlik kuchlanishining pasayishi kichik bo'lishi kerak. Birinchisi, yig'ish maydonidagi materialning qarshiligi yuqori bo'lishini talab qiladi, ikkinchisi esa yig'ish maydonidagi materialning qarshiligi past bo'lishini talab qiladi. Ikkala viloyat bir-biriga qarama-qarshi. Agar ketma-ket qarshilikni kamaytirish uchun kollektor maydonidagi materialning qalinligi kamaytirilsa, silikon plastinka juda yupqa va ishlov berish uchun mo'rt bo'ladi. Agar materialning qarshiligi kamaytirilsa, bu birinchi talabga zid keladi. Biroq, epitaksial texnologiyaning rivojlanishi muvaffaqiyatli bo'ldi. bu qiyinchilikni hal qildi.
Yechim: Juda past qarshilikli substratda yuqori qarshilikka ega epitaksial qatlamni o'stiring va qurilmani epitaksial qatlamga o'rnating. Bu yuqori qarshilikli epitaksial qatlam naychaning yuqori parchalanish kuchlanishiga ega bo'lishini ta'minlaydi, past qarshilikli substrat esa substratning qarshiligini pasaytiradi, shu bilan to'yinganlik kuchlanishining pasayishini kamaytiradi va shu bilan ikkalasi o'rtasidagi qarama-qarshilikni hal qiladi.
Bundan tashqari, GaAs va boshqa III-V, II-VI va boshqa molekulyar birikma yarimo'tkazgich materiallarining bug 'fazali epitaksiyasi va suyuq fazali epitaksiyasi kabi epitaksiya texnologiyalari ham juda rivojlangan va ko'pgina mikroto'lqinli qurilmalar, optoelektron qurilmalar, quvvat manbalari uchun asos bo'lib xizmat qildi. Bu qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ajralmas jarayon texnologiyasidir, ayniqsa molekulyar nur va metall organik bug 'fazali epitaksiyasi texnologiyasini yupqa qatlamlarda, superpanjaralarda, kvant quduqlarida, kuchlanishli superpanjaralarda va atom darajasidagi yupqa qatlamli epitaksiyada muvaffaqiyatli qo'llash yarimo'tkazgich tadqiqotlarida yangi qadamdir. Sohada "energiya kamar muhandisligi" ning rivojlanishi mustahkam poydevor yaratdi.
Amaliy qo'llanmalarda keng polosali yarimo'tkazgichli qurilmalar deyarli har doim epitaksial qatlamda ishlab chiqariladi va kremniy karbid plastinasining o'zi faqat substrat bo'lib xizmat qiladi. Shuning uchun epitaksial qatlamni boshqarish keng polosali yarimo'tkazgichlar sanoatining muhim qismidir.
Epitaksiya texnologiyasida 7 ta asosiy ko'nikma
1. Yuqori (past) qarshilikka ega epitaksial qatlamlarni past (yuqori) qarshilikli substratlarda epitaksial ravishda o'stirish mumkin.
2. N (P) tipidagi epitaksial qatlam P (N) tipidagi substratda epitaksial ravishda o'stirilishi mumkin, bu esa to'g'ridan-to'g'ri PN birikmasini hosil qiladi. Diffuziya usulidan foydalanib, bitta kristalli substratda PN birikmasini hosil qilishda hech qanday kompensatsiya muammosi yo'q.
3. Niqob texnologiyasi bilan birgalikda, selektiv epitaksial o'sish belgilangan joylarda amalga oshiriladi, bu esa maxsus tuzilmalarga ega integral mikrosxemalar va qurilmalarni ishlab chiqarish uchun sharoit yaratadi.
4. Doping turi va konsentratsiyasi epitaksial o'sish jarayonida ehtiyojlarga qarab o'zgartirilishi mumkin. Konsentratsiyaning o'zgarishi to'satdan yoki sekin o'zgarishi mumkin.
5. U turli xil, ko'p qatlamli, ko'p komponentli birikmalar va o'zgaruvchan komponentlarga ega ultra yupqa qatlamlarni o'stirishi mumkin.
6. Epitaksial o'sish materialning erish nuqtasidan pastroq haroratda amalga oshirilishi mumkin, o'sish tezligi boshqarilishi mumkin va atom darajasidagi qalinlikdagi epitaksial o'sishga erishish mumkin.
7. U tortib bo'lmaydigan monokristalli materiallarni, masalan, GaN, uchlamchi va to'rtlamchi birikmalarning monokristalli qatlamlarini va boshqalarni o'stirishi mumkin.
Nashr vaqti: 2024-yil 13-may