ווי העלפֿן עפּיטאַקסיאַל לייַערס האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס?

דער אָנהייב פֿון נאָמען עפּיטאַקסיאַל ווייפער

ערשטנס, לאָמיר פּאָפּולאַריזירן אַ קליין באַגריף: וועיפער צוגרייטונג נעמט אַרײַן צוויי הויפּט פֿאַרבינדונגען: סאַבסטראַט צוגרייטונג און עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס. דער סאַבסטראַט איז אַ וועיפער געמאַכט פֿון האַלב-קאָנדוקטאָר אײַנציקריסטאַל מאַטעריאַל. דער סאַבסטראַט קען גלייך אַרײַנגיין אין דעם וועיפער פּראָדוקציע פּראָצעס צו פּראָדוצירן האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס, אָדער עס קען ווערן פּראַסעסט דורך עפּיטאַקסיאַל פּראָצעסן צו פּראָדוצירן עפּיטאַקסיאַל וועיפערס. עפּיטאַקסי באַציט זיך צו דעם פּראָצעס פֿון וואַקסן אַ נײַע שיכט פֿון אײַנציקריסטאַל אויף אַן אײַנציקריסטאַל סאַבסטראַט וואָס איז קערפֿול פּראַסעסט געוואָרן דורך שניידן, שלײַפֿן, פּאָלירן, אאַז"וו. דער נײַער אײַנציקריסטאַל קען זײַן דער זעלבער מאַטעריאַל ווי דער סאַבסטראַט, אָדער עס קען זײַן אַן אַנדער מאַטעריאַל (האָמאָגענע (עפּיטאַקסי אָדער העטעראָעפּיטאַקסי). ווייל די נייע איינציקע קריסטאל שיכט פארברייטערט זיך און וואקסט לויט דער קריסטאל פאזע פונעם סובסטראט, ווערט עס גערופן אן עפּיטאַקסיאַל שיכט (די גרעב איז געווענליך א פאר מיקראנען, נעמענדיג סיליקאן אלס א ביישפיל: די באדייטונג פון סיליקאן עפּיטאַקסיאַל וואוקס איז אויף א סיליקאן איינציקע קריסטאל סובסטראט מיט א געוויסער קריסטאל אריענטאציע. א שיכט קריסטאל מיט גוטע גיטער סטרוקטור אינטעגריטעט און פארשידענע קעגנשטאנד און גרעב מיט דער זעלבער קריסטאל אריענטאציע ווי דער סובסטראט וואקסט), און דער סובסטראט מיט דער עפּיטאַקסיאַל שיכט ווערט גערופן אן עפּיטאַקסיאַל וועיפער (עפּיטאַקסיאַל וועיפער = עפּיטאַקסיאַל שיכט + סובסטראט). ווען דער מיטל ווערט געמאכט אויף דער עפּיטאַקסיאַל שיכט, ווערט עס גערופן פאזיטיווע עפּיטאַקסי. אויב דער מיטל ווערט געמאכט אויף דעם סובסטראט, ווערט עס גערופן פארקערטע עפּיטאַקסי. אין דעם מאמענט שפילט די עפּיטאַקסיאַל שיכט נאר א שטיצנדיקע ראלע.

פּאָלירט וועיפער

עפּיטאַקסיאַל וווּקס מעטהאָדס

מאָלעקולאַרע שטראַל עפּיטאַקסי (MBE): דאָס איז אַ האַלב-קאָנדוקטאָר עפּיטאַקסיאַל וווּקס טעכנאָלאָגיע וואָס ווערט דורכגעפירט אונטער גאָר הויכע וואַקוום באַדינגונגען. אין דעם טעכניק ווערט דער מקור מאַטעריאַל פארדאַמפּט אין דער פאָרעם פון אַ שטראַל פון אַטאָמען אָדער מאָלעקולן און דערנאָך דעפּאָנירט אויף אַ קריסטאַלינעם סאַבסטראַט. MBE איז אַ זייער פּינקטלעכע און קאָנטראָלירבארע האַלב-קאָנדוקטאָר דין-פילם וווּקס טעכנאָלאָגיע וואָס קען פּינקטלעך קאָנטראָלירן די גרעב פון דעפּאָנירטן מאַטעריאַל אויף דעם אַטאָמישן לעוועל.
מעטאַל אָרגאַניש CVD (MOCVD): אין דעם MOCVD פּראָצעס, ווערן אָרגאַניש מעטאַל און הידריד גאַז N גאַז וואָס כּולל די נויטיקע עלעמענטן צוגעשטעלט צום סאַבסטראַט ביי אַ פּאַסיק טעמפּעראַטור, דורכגיין אַ כעמישע רעאַקציע צו דזשענערירן דעם נויטיקן האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַל, און ווערן דעפּאַזיטירט אויף דעם סאַבסטראַט, בשעת די איבעריקע קאַמפּאַונדז און רעאַקציע פּראָדוקטן ווערן אַרויסגעלאָזט.
פארע-פאזע עפּיטאַקסי (VPE): פארע-פאזע עפּיטאַקסי איז אַ וויכטיקע טעכנאָלאָגיע וואָס ווערט אָפט געניצט אין דער פּראָדוקציע פון ​​האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס. דער גרונטפּרינציפּ איז צו טראַנספּאָרטירן דעם פארע פון ​​עלעמענטאַרע סאַבסטאַנסן אָדער קאַמפּאַונדז אין אַ טרעגער גאַז, און אַוועקלייגן קריסטאַלן אויף דעם סאַבסטראַט דורך כעמישע רעאַקציעס.

וואָסערע פּראָבלעמען לייזט דער עפּיטאַקסי פּראָצעס אויף?

נאָר גרויסע איינציקע קריסטאַל מאַטעריאַלן קענען נישט באַפרידיקן די וואַקסנדיקע באַדערפענישן פון פאַבריקאַציע פון ​​פֿאַרשידענע האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס. דעריבער, עפּיטאַקסיאַל גראָוט, אַ דין-שיכט איינציקע קריסטאַל מאַטעריאַל גראָוט טעכנאָלאָגיע, איז דעוועלאָפּעד געוואָרן אין די סוף פון 1959. אַזוי וואָס ספּעציפֿישער בייַשטייַער האט עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיע צו דער פֿאָרשריט פון מאַטעריאַלן?

פֿאַר סיליקאָן, ווען די טעכנאָלאָגיע פֿאַר עפּיטאַקסיאַל וווּקס פֿון סיליקאָן האָט זיך אָנגעהויבן, איז עס טאַקע געווען אַ שווערע צייט פֿאַר דער פּראָדוקציע פֿון סיליקאָן הויך-פֿרעקווענץ און הויך-מאַכט טראַנזיסטאָרן. פֿון דער פּערספּעקטיוו פֿון טראַנזיסטאָר פּרינציפּן, כּדי צו באַקומען הויך-פֿרעקווענץ און הויך מאַכט, מוז די ברייקדאַון וואָולטידזש פֿון דער קאָלעקטאָר געגנט זיין הויך און די סעריע קעגנשטעל מוז זיין קליין, דאָס הייסט, די זעטיקונג וואָולטידזש קאַפּ מוז זיין קליין. די ערשטע פֿאָדערט אַז די קעגנשטעל פֿון דעם מאַטעריאַל אין דער קאָלעקטאָר געגנט זאָל זיין הויך, בשעת די צווייטע פֿאָדערט אַז די קעגנשטעל פֿון דעם מאַטעריאַל אין דער קאָלעקטאָר געגנט זאָל זיין נידעריק. די צוויי פּראָווינצן זענען קעגנזייַטיק צו יעדער אַנדערער. אויב די גרעב פֿון דעם מאַטעריאַל אין דער קאָלעקטאָר געגנט ווערט פֿאַרקלענערט כּדי צו פֿאַרקלענערן די סעריע קעגנשטעל, וועט די סיליקאָן וועיפֿער זיין צו דין און שוואַך צו ווערן פּראַסעסט. אויב די קעגנשטעל פֿון דעם מאַטעריאַל ווערט פֿאַרקלענערט, וועט עס קעגנזייַטיקן די ערשטע פֿאָדערונג. אָבער, די אַנטוויקלונג פֿון עפּיטאַקסיאַל טעכנאָלאָגיע איז געווען מצליח צו לייזן די שוועריקייט.

לייזונג: וואַקסן אַ הויך-קעגנשטעליק עפּיטאַקסיאַל שיכט אויף אַ גאָר נידעריק-קעגנשטעל סאַבסטראַט, און מאַכן דעם מיטל אויף דער עפּיטאַקסיאַל שיכט. די הויך-קעגנשטעליק עפּיטאַקסיאַל שיכט זאָרגט אַז די רער האט אַ הויך ברייקדאַון וואָולטידזש, בשעת די נידעריק-קעגנשטעל סאַבסטראַט עס אויך ראַדוסאַז די קעגנשטעל פון די סאַבסטראַט, דערמיט ראַדוסאַז די סאַטשעריישאַן וואָולטידזש קאַפּ, דערמיט סאָלווינג די קעגנזאץ צווישן די צוויי.

דערצו, עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיעס ווי פארע-פאַזע עפּיטאַקסי און פליסיק-פאַזע עפּיטאַקסי פון GaAs און אַנדערע III-V, II-VI און אַנדערע מאָלעקולאַרע קאַמפּאַונד האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן זענען אויך שטאַרק אַנטוויקלט געוואָרן און זענען געוואָרן די באַזע פֿאַר רובֿ מייקראַווייוו דעוויסעס, אָפּטאָעלעקטראָניק דעוויסעס, מאַכט. עס איז אַן אומפֿאַרמעגלעכער פּראָצעס טעכנאָלאָגיע פֿאַר דער פּראָדוקציע פון ​​דעוויסעס, ספּעציעל די מצליחדיקע אַפּליקאַציע פון ​​מאָלעקולאַר שטראַל און מעטאַל אָרגאַניש פארע-פאַזע עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיע אין דין שיכטן, סופּערלאַטיסעס, קוואַנטום וועללז, געשפּאַנט סופּערלאַטיסעס, און אַטאָמיש-לעוועל דין-שיכט עפּיטאַקסי, וואָס איז אַ נייער שריט אין האַלב-קאָנדוקטאָר פאָרשונג. די אַנטוויקלונג פון "ענערגיע גאַרטל אינזשעניריע" אין דעם פעלד האט געלייגט אַ פעסטן יסוד.

אין פּראַקטישע אַפּליקאַציעס, ווערן ברייטע באַנדגאַפּ האַלב-קאָנדוקטאָר דעוויסעס כּמעט שטענדיק געמאַכט אויף דער עפּיטאַקסיאַל שיכט, און דער סיליקאָן קאַרבייד וועיפער אַליין דינט נאָר ווי דער סאַבסטראַט. דעריבער, איז די קאָנטראָל פון דער עפּיטאַקסיאַל שיכט אַ וויכטיקער טייל פון דער ברייטע באַנדגאַפּ האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע.

7 הויפּט סקילז אין עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיע

1. הויך (נידעריק) קעגנשטעל עפּיטאַקסיאַל לייַערס קענען זיין עפּיטאַקסיאַללי געוואקסן אויף נידעריק (הויך) קעגנשטעל סאַבסטראַטן.
2. די N (P) טיפ עפּיטאַקסיאַל שיכט קען ווערן עפּיטאַקסיאַל געוואַקסן אויף די P (N) טיפ סאַבסטראַט צו פאָרעם אַ PN דזשאַנקשאַן גלייך. עס איז נישטאָ קיין קאָמפּענסאַציע פּראָבלעם ווען מען ניצט די דיפוזיע מעטאָדע צו מאַכן אַ PN דזשאַנקשאַן אויף אַן איינציק קריסטאַל סאַבסטראַט.
3. קאָמבינירט מיט מאַסקע טעכנאָלאָגיע, ווערט סעלעקטיוו עפּיטאַקסיאַל וווּקס דורכגעפירט אין באַשטימטע געביטן, שאַפֿנדיק באַדינגונגען פֿאַר דער פּראָדוקציע פֿון אינטעגרירטע קרייזן און דעוויסעס מיט ספּעציעלע סטרוקטורן.
4. די טיפ און קאנצענטראציע פון ​​דאפינג קען געטוישט ווערן לויט די באדערפענישן בעת ​​דעם עפיטאקסיאלן וואוקס פראצעס. די ענדערונג אין קאנצענטראציע קען זיין א פלוצלינגע ענדערונג אדער א לאנגזאמע ענדערונג.
5. עס קען וואַקסן העטעראָגענע, מולטי-שיכטיקע, מולטי-קאָמפּאָנענט קאַמפּאַונדז און אולטראַ-דין שיכטן מיט וועריאַבאַל קאָמפּאָנענטן.
6. עפּיטאַקסיאַל וווּקס קען דורכגעפירט ווערן ביי אַ טעמפּעראַטור נידעריקער ווי די שמעלץ פונט פון די מאַטעריאַל, די וווּקס קורס איז קאַנטראָלאַבאַל, און עפּיטאַקסיאַל וווּקס פון אַטאָם-מדרגה גרעב קענען דערגרייכט ווערן.
7. עס קען וואַקסן איין-קריסטאַל מאַטעריאַלן וואָס קענען נישט געצויגן ווערן, אַזאַ ווי GaN, איין-קריסטאַל שיכטן פון טערשערי און קוואַטערנערי קאַמפּאַונדז, עטק.