Silicon (SI) Epitaxy Paghahanda ng Teknolohiya

Silicon(Si) epitaxyTeknolohiya ng paghahanda

Ano ang epitaxial growth?

· Ang mga solong kristal na materyales lamang ay hindi maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng lumalagong paggawa ng iba't ibang mga aparato ng semiconductor. Sa pagtatapos ng 1959, isang manipis na layer ngsolong kristalTeknolohiya ng paglago ng materyal - Ang paglaki ng epitaxial ay binuo.

Ang epitaxial growth ay ang pagpapatubo ng isang layer ng materyal na nakakatugon sa mga kinakailangan sa isang kristal na substrate na maingat na naproseso sa pamamagitan ng pagputol, paggiling, at pag-polish sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon. Dahil ang pinalaki na solong layer ng produkto ay isang extension ng substrate lattice, ang lumaki na layer ng materyal ay tinatawag na isang epitaxial layer.

Pag-uuri ayon sa mga katangian ng epitaxial layer

·Homogenous epitaxy: Angepitaxial layeray kapareho ng materyal na substrate, na nagpapanatili ng pagkakapare-pareho ng materyal at tumutulong upang makamit ang mataas na kalidad na istraktura ng produkto at mga katangian ng kuryente.

·Heterogenous epitaxy: Angepitaxial layeray naiiba sa materyal na substrate. Sa pamamagitan ng pagpili ng angkop na substrate, ang mga kondisyon ng paglago ay maaaring ma-optimize at ang hanay ng aplikasyon ng materyal ay maaaring mapalawak, ngunit ang mga hamon na dala ng sala-sala na mismatch at mga pagkakaiba sa thermal expansion ay kailangang malampasan.

Pag-uuri ayon sa posisyon ng device

Positibong epitaxy: tumutukoy sa pagbuo ng isang epitaxial layer sa substrate na materyal sa panahon ng paglaki ng kristal, at ang aparato ay ginawa sa epitaxial layer.

Reverse epitaxy: Sa kaibahan sa positive epitaxy, ang device ay direktang ginawa sa substrate, habang ang epitaxial layer ay nabuo sa device structure.

Mga Pagkakaiba ng Application: Ang aplikasyon ng dalawa sa pagmamanupaktura ng semiconductor ay nakasalalay sa mga kinakailangang materyal na katangian at mga kinakailangan sa disenyo ng aparato, at ang bawat isa ay angkop para sa iba't ibang mga daloy ng proseso at mga kinakailangan sa teknikal.

Pag-uuri sa pamamagitan ng paraan ng paglago ng epitaxial

· Ang direct epitaxy ay isang paraan ng paggamit ng heating, electron bombardment o external electric field para makakuha ng sapat na enerhiya ang lumalaking materyal na atoms, at direktang lumipat at magdeposito sa substrate surface upang makumpleto ang epitaxial growth, tulad ng vacuum deposition, sputtering, sublimation, atbp. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay may mahigpit na mga kinakailangan sa kagamitan. Ang resistivity at kapal ng pelikula ay may mahinang pag-uulit, kaya hindi ito ginagamit sa paggawa ng silikon na epitaxial.

· Ang hindi direktang epitaxy ay ang paggamit ng mga reaksyon ng kemikal upang magdeposito at palaguin ang mga epitaxial layer sa ibabaw ng substrate, na kung saan ay malawak na tinatawag na kemikal na singaw ng singaw (CVD). Gayunpaman, ang manipis na pelikula na lumago ng CVD ay hindi kinakailangan isang solong produkto. Samakatuwid, mahigpit na pagsasalita, tanging ang CVD na lumalaki ng isang solong pelikula ay ang paglaki ng epitaxial. Ang pamamaraang ito ay may simpleng kagamitan, at ang iba't ibang mga parameter ng epitaxial layer ay mas madaling makontrol at magkaroon ng mahusay na pag -uulit. Sa kasalukuyan, ang paglago ng epitaxial ng silikon ay pangunahing gumagamit ng pamamaraang ito.

Iba pang mga kategorya

·Ayon sa paraan ng pagdadala ng mga atomo ng mga epitaxial na materyales sa substrate, maaari itong hatiin sa vacuum epitaxy, gas phase epitaxy, liquid phase epitaxy(LPE), atbp.

· Ayon sa proseso ng pagbabago ng phase, ang epitaxy ay maaaring nahahati saGas phase epitaxy, Liquid phase epitaxy, atSolid phase epitaxy.

Ang mga problema na nalutas sa pamamagitan ng proseso ng epitaxial

·Nang nagsimula ang teknolohiya ng paglago ng silicon epitaxial, ito ang panahon kung kailan nagkaroon ng mga kahirapan ang paggawa ng silicon high-frequency at high-power transistor. Mula sa pananaw ng prinsipyo ng transistor, upang makakuha ng mataas na dalas at mataas na kapangyarihan, ang boltahe ng breakdown ng kolektor ay dapat na mataas at ang paglaban ng serye ay dapat maliit, iyon ay, ang pagbaba ng boltahe ng saturation ay dapat maliit. Ang una ay nangangailangan ng resistivity ng collector area material na mataas, habang ang huli ay nangangailangan ng resistivity ng collector area material na mababa, at ang dalawa ay contradictory. Kung ang series resistance ay nababawasan sa pamamagitan ng pagnipis ng kapal ng collector area material, ang silicon wafer ay magiging masyadong manipis at marupok para maproseso. Kung ang resistivity ng materyal ay nabawasan, ito ay salungat sa unang kinakailangan. Matagumpay na nalutas ng teknolohiyang epitaxial ang kahirapan na ito.

Solusyon:

· Palakihin ang isang high-resistivity na epitaxial layer sa isang substrate na may napakababang resistivity, at gawin ang device sa epitaxial layer. Ang high-resistivity epitaxial layer ay nagsisiguro na ang tubo ay may mataas na breakdown voltage, habang ang low-resistivity substrate ay binabawasan ang resistensya ng substrate at ang saturation voltage drop, kaya nalulutas ang kontradiksyon sa pagitan ng dalawa.

Bilang karagdagan, ang mga epitaxial na teknolohiya tulad ng singaw phase epitaxy, likidong phase epitaxy, molekular beam epitaxy, at metal organic compound vapor phase epitaxy ng 1-v pamilya, 1-v pamilya, at iba pang mga compound na semiconductor na materyales tulad ng GAA ay naging lubos na binuo din at naging kailangang -kailangan na mga teknolohiya sa proseso para sa paggawa ng karamihan sa microwave atoptoelectronic na mga aparato.

Sa partikular, ang matagumpay na aplikasyon ng molecular beam atMetal Organic VaporPhase epitaxy sa mga ultra-manipis na layer, superlattice, quantum wells, pilit na superlattice, at atomic-level manipis na layer epitaxy ay naglatag ng pundasyon para sa pagbuo ng isang bagong larangan ng semiconductor research, "Band Engineering".

Mga katangian ng paglaki ng epitaxial

.

(2) Ang mga epitaxial layer ng N(P) ay maaaring palaguin sa mga substrate ng P(N) upang direktang bumuo ng mga junction ng PN. Walang problema sa kompensasyon kapag gumagawa ng mga PN junction sa mga solong substrate sa pamamagitan ng pagsasabog.

(3) Kasabay ng teknolohiya ng maskara, ang selektibong paglaki ng epitaxial ay maaaring isagawa sa mga itinalagang lugar, na lumilikha ng mga kondisyon para sa paggawa ng mga integrated circuit at mga aparato na may mga espesyal na istruktura.

(4) Ang uri at konsentrasyon ng doping ay maaaring mabago kung kinakailangan sa panahon ng paglaki ng epitaxial. Ang pagbabago ng konsentrasyon ay maaaring biglang o unti -unting.

.

(6) Ang paglaki ng epitaxial ay maaaring isagawa sa isang temperatura sa ilalim ng natutunaw na punto ng materyal. Ang rate ng paglago ay makokontrol, at ang epitaxial na paglaki ng atomic-scale kapal ay maaaring makamit.

Mga kinakailangan para sa paglaki ng epitaxial

(1) Ang ibabaw ay dapat na patag at maliwanag, walang mga depekto sa ibabaw tulad ng mga maliliwanag na batik, hukay, mantsa ng fog at mga linya ng slip

(2) Magandang integridad ng kristal, mababang dislokasyon at pag -stack ng density ng kasalanan. Para sasilikon na epitaxy.

(3) Ang konsentrasyon ng karumihan sa background ng epitaxial layer ay dapat na mababa at mas kaunting kompensasyon ang kailangan. Ang kadalisayan ng hilaw na materyales ay dapat na mataas, ang sistema ay dapat na mahusay na selyadong, ang kapaligiran ay dapat na malinis, at ang operasyon ay dapat na mahigpit upang maiwasan ang pagsasama ng mga dayuhang impurities sa epitaxial layer.

(4) Para sa heterogenous epitaxy, ang komposisyon ng epitaxial layer at ang substrate ay dapat na biglang magbago (maliban sa pangangailangan ng mabagal na pagbabago ng komposisyon) at ang mutual diffusion ng komposisyon sa pagitan ng epitaxial layer at substrate ay dapat mabawasan.

(5) Ang konsentrasyon ng doping ay dapat na mahigpit na kinokontrol at pantay na ibinahagi upang ang epitaxial layer ay may pare-parehong resistivity na nakakatugon sa mga kinakailangan. Ito ay kinakailangan na ang resistivity ngEPITAXIAL WAFERSna lumago sa iba't ibang mga hurno sa parehong pugon ay dapat na pare-pareho.

(6) Ang kapal ng epitaxial layer ay dapat matugunan ang mga kinakailangan, na may mahusay na pagkakapareho at pag -uulit.

.

(8) Ang diameter ng epitaxial wafer ay dapat kasing laki hangga't maaari upang mapadali ang mass production ng mga device at mabawasan ang mga gastos.

(9) Ang katatagan ng thermal ngCompound semiconductor epitaxial layerAt ang heterojunction epitaxy ay mabuti.