Ano ang proseso ng epitaxial?

Pangkalahatang -ideya ng mga proseso ng epitaxial

Ang salitang "epitaxy" ay nagmula sa mga salitang Greek na "epi," nangangahulugang "sa," at "taksi," nangangahulugang "iniutos," na nagpapahiwatig ng iniutos na likas na katangian ng paglago ng mala -kristal. Ang Epitaxy ay isang mahalagang proseso sa katha ng semiconductor, na tumutukoy sa paglaki ng isang manipis na layer ng mala -kristal sa isang mala -kristal na substrate. Ang proseso ng epitaxy (EPI) sa katha ng semiconductor ay naglalayong magdeposito ng isang pinong layer ng solong kristal, karaniwang sa paligid ng 0.5 hanggang 20 microns, sa isang solong kristal na substrate. Ang proseso ng EPI ay isang makabuluhang hakbang sa paggawa ng aparato ng semiconductor, lalo na saSilicon waferkatha.

Pinapayagan ng Epitaxy para sa pag -aalis ng mga manipis na pelikula na lubos na iniutos at maaaring maiangkop para sa mga tiyak na elektronikong katangian. Ang prosesong ito ay mahalaga para sa paglikha ng mga de-kalidad na aparato ng semiconductor, tulad ng mga diode, transistors, at integrated circuit.

Mga uri ng epitaxy

Sa proseso ng epitaxy, ang orientation ng paglago ay natutukoy ng pinagbabatayan na base crystal.  Maaaring magkaroon ng alinman sa isa o maraming mga layer ng epitaxy depende sa pag -uulit ng pag -aalis. Ang proseso ng epitaxy ay maaaring magamit upang makabuo ng isang manipis na layer ng materyal na maaaring maging pareho o naiiba sa pinagbabatayan na substrate sa mga tuntunin ng komposisyon at istraktura ng kemikal. Ang epitaxy ay maaaring maiuri sa dalawang pangunahing kategorya batay sa ugnayan sa pagitan ng substrate at ang epitaxial layer:HomoepitaxyatHeteroepitaxy.

Susunod, susuriin natin ang mga pagkakaiba sa pagitan ng homoepitaxy at heteroepitaxy mula sa apat na sukat: lumago na layer, istraktura ng kristal at sala -sala, halimbawa, at aplikasyon:

● Homoepitaxy: Nangyayari ito kapag ang epitaxial layer ay ginawa mula sa parehong materyal tulad ng substrate.

✔ lumaki na layer: Ang epitaxially grown layer ay pareho ng materyal tulad ng layer ng substrate.

✔ Crystal na istraktura at sala -sala: Ang istraktura ng kristal at pare -pareho ang lattice ng substrate at epitaxial layer ay pareho.

Halimbawa: Epitaxial paglago ng lubos na dalisay na silikon sa ibabaw ng substrate silikon.

✔ Application: Ang konstruksyon ng aparato ng Semiconductor kung saan ang mga layer ng iba't ibang mga antas ng doping ay kinakailangan o purong pelikula sa mga substrate na hindi gaanong dalisay.

● Heteroepitaxy: Ito ay nagsasangkot ng iba't ibang mga materyales na ginagamit para sa layer at substrate, tulad ng lumalagong aluminyo gallium arsenide (ALGAAS) sa gallium arsenide (GAAs). Ang matagumpay na heteroepitaxy ay nangangailangan ng mga katulad na istruktura ng kristal sa pagitan ng dalawang materyales upang mabawasan ang mga depekto.

✔ lumaki na layer: Ang epitaxially grown layer ay may ibang materyal kaysa sa layer ng substrate.

✔ Crystal na istraktura at sala -sala: Ang istraktura ng kristal at pare -pareho ang lattice ng substrate at epitaxial layer ay naiiba.

Halimbawa: Epitaxially lumalagong gallium arsenide sa isang silikon na substrate.

✔ Application: Konstruksyon ng aparato ng Semiconductor kung saan kinakailangan ang mga layer ng iba't ibang mga materyales o upang makabuo ng isang mala -kristal na pelikula ng isang materyal na hindi magagamit bilang isang solong kristal.

Ang mga salik na nakakaimpluwensya sa proseso ng EPI sa semiconductor na katha:

✔ Temperatura: Nakakaapekto sa rate ng epitaxy at epitaxial layer density. Ang temperatura na kinakailangan para sa proseso ng epitaxy ay mas mataas kaysa sa temperatura ng silid, at ang halaga ay nakasalalay sa uri ng epitaxy.

✔ Presyon: Nakakaapekto sa rate ng epitaxy at epitaxial layer density.

✔ Mga depekto: Ang mga depekto sa epitaxy ay humantong sa mga may sira na mga wafer. Ang mga pisikal na kondisyon na kinakailangan para sa proseso ng EPI ay dapat mapanatili para sa hindi pagtanggi sa paglaki ng epitaxial layer.

✔ Nais na posisyon: Ang paglaki ng epitaxial ay dapat na nasa tamang posisyon sa kristal. Ang mga rehiyon na dapat ibukod mula sa proseso ng epitaxial ay dapat na maayos na mai -film upang maiwasan ang paglaki.

✔ Autodoping: Habang ang proseso ng epitaxy ay isinasagawa sa mataas na temperatura, ang mga dopant atoms ay maaaring may kakayahang magdala ng mga pagkakaiba -iba sa materyal.

Mga diskarte sa paglaki ng epitaxial

Mayroong maraming mga pamamaraan upang maisagawa ang proseso ng epitaxy: likidong phase epitaxy, hybrid vapor phase epitaxy, solid phase epitaxy, atom layer deposition, kemikal na singaw ng singaw, molekular beam epitaxy, atbp. Ihambing natin ang dalawang proseso ng epitaxy: CVD at MBE.

Mga mode ng paglaki ng epitaxial

Mga mode ng paglago ng epitaxy: Ang paglaki ng epitaxial ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng iba't ibang mga mode, na nakakaapekto kung paano bumubuo ang mga layer:

✔ (a) Volmer-Weber (VW): Nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong-dimensional na paglago ng isla kung saan nangyayari ang nucleation bago ang patuloy na pagbuo ng pelikula.

✔ (b)Frank-Van Der Merwe (FM): Nagsasangkot ng paglaki ng layer-by-layer, na nagtataguyod ng pantay na kapal.

✔ (c) Ang mga side-Krastans (SK): Ang isang kumbinasyon ng VW at FM, na nagsisimula sa paglaki ng layer na lumilipat sa pagbuo ng isla pagkatapos maabot ang isang kritikal na kapal.

Ang kahalagahan ng paglago ng epitaxy sa pagmamanupaktura ng semiconductor

Mahalaga ang epitaxy para sa pagpapahusay ng mga de -koryenteng katangian ng mga wafer ng semiconductor. Ang kakayahang kontrolin ang mga profile ng doping at makamit ang mga tiyak na katangian ng materyal ay ginagawang epitaxy na kailangang -kailangan sa mga modernong elektronika.

Bukod dito, ang mga proseso ng epitaxial ay lalong makabuluhan sa pagbuo ng mga sensor na may mataas na pagganap at mga elektronikong elektroniko, na sumasalamin sa patuloy na pagsulong sa teknolohiyang semiconductor. Ang katumpakan na kinakailangan sa pagkontrol ng mga parameter tulad ngtemperatura, presyon, at rate ng daloy ng gasSa panahon ng pag-unlad ng epitaxial ay kritikal para sa pagkamit ng de-kalidad na mga layer ng mala-kristal na may kaunting mga depekto.