"Эпитаксиалдык пластинка" аталышынын келип чыгышы
Вафли даярдоо эки негизги этаптан турат: субстрат даярдоо жана эпитаксиалдык процесс. Субстрат жарым өткөргүчтүү монокристалл материалдан жасалган жана адатта жарым өткөргүч түзүлүштөрдү өндүрүү үчүн иштетилет. Ал ошондой эле эпитаксиалдык пластинаны түзүү үчүн эпитаксиалдык иштетүүдөн өтүшү мүмкүн. Эпитаксия кылдат иштетилген монокристалл субстратында жаңы монокристалл катмарын өстүрүү процессин билдирет. Жаңы монокристалл субстрат менен бир эле материалдан (гомогендүү эпитаксия) же башка материалдан (гетерогендик эпитаксия) болушу мүмкүн. Жаңы кристалл катмары субстраттын кристаллдык багытына жараша өскөндүктөн, ал эпитаксиалдык катмар деп аталат. Эпитаксиалдык катмары бар пластинка эпитаксиалдык пластинка деп аталат (эпитаксиалдык пластинка = эпитаксиалдык катмар + субстрат). Эпитаксиалдык катмарда жасалган приборлор "алдыга эпитаксия" деп аталат, ал эми субстратта жасалган аппараттар "кайтарым эпитаксия" деп аталат, мында эпитаксиалдык катмар таяныч катары гана кызмат кылат.
Гомогендүү жана гетерогендүү эпитаксия
▪Гомогендик эпитаксия:Эпитаксиалдык катмар жана субстрат бир эле материалдан жасалган: мис, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.
▪Гетерогендүү эпитаксия:Эпитаксиалдык катмар жана субстрат түрдүү материалдардан жасалган: мис., Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC ж.б.
Жылтыратылган вафли
Эпитаксия кандай көйгөйлөрдү чечет?
Жалгыз жапырт монокристаллдык материалдар жарым өткөргүч түзүлүштөрдү жасоонун барган сайын татаалдашкан талаптарын канааттандыруу үчүн жетишсиз. Ошондуктан, 1959-жылдын аягында, эпитаксия деп аталган жука монокристалл материалды өстүрүү ыкмасы иштелип чыккан. Бирок эпитаксиалдык технология материалдардын өнүгүшүнө кантип жардам берген? Кремний үчүн кремний эпитаксиясын иштеп чыгуу жогорку жыштыктагы, кубаттуу кремний транзисторлорун жасоо олуттуу кыйынчылыктарга дуушар болгон оор мезгилде болгон. Транзисторлордун принциптеринин көз карашынан алганда, жогорку жыштыкка жана кубаттуулукка жетишүү үчүн коллектордук аймактын бузулуу чыңалуусунун жогору болушу, ал эми катар каршылыктын төмөн болушу талап кылынат, бул каныккан чыңалуу аз болушу керек. Биринчиси коллектордук материалда жогорку каршылыкты талап кылса, экинчиси аз каршылыкты талап кылат, бул карама-каршылыкты жаратат. Сериялык каршылыкты азайтуу үчүн коллектордук аймактын калыңдыгын азайтуу кремний пластинкасын иштетүү үчүн өтө ичке жана морт кылат, ал эми каршылыктын төмөндөшү биринчи талапка карама-каршы келет. Эпитаксиалдык технологиянын өнүгүшү бул маселени ийгиликтүү чечти. Чечим төмөнкү каршылыктагы субстратта жогорку каршылыктагы эпитаксиалдык катмарды өстүрүү болгон. Аппарат эпитаксиалдык катмарда жасалып, транзистордун жогорку бузулуу чыңалуусун камсыз кылат, ал эми төмөнкү каршылыктагы субстрат базалык каршылыкты азайтат жана каныккан чыңалууларды төмөндөтүп, эки талаптын ортосундагы карама-каршылыкты чечет.
Кошумчалай кетсек, III-V жана II-VI кошунду жарым өткөргүчтөр үчүн GaAs, GaN жана башкалар үчүн эпитаксиалдык технологиялар, анын ичинде буу фазасы жана суюк фаза эпитаксиси олуттуу жетишкендиктерге ээ болду. Бул технологиялар көптөгөн микротолкундуу, оптоэлектрондук жана электр приборлорун жасоо үчүн маанилүү болуп калды. Атап айтканда, молекулярдык нур эпитаксиясы (MBE) жана металл-органикалык химиялык бууларды жайгаштыруу (MOCVD) сыяктуу ыкмалар жука катмарларга, суперлаттикаларга, кванттык скважиналарга, чыңалган суперлаттикаларга жана атомдук масштабдагы жука эпитаксиалдык катмарларга ийгиликтүү колдонулуп, бул үчүн бекем пайдубал түзүлдү. "тилкелүү инженерия" сыяктуу жаңы жарым өткөргүч талааларды өнүктүрүү.
Практикалык колдонмолордо, кеңири тилкелүү жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн көбү эпитаксиалдык катмарларда жасалат, кремний карбиди (SiC) сыяктуу материалдар субстрат катары гана колдонулат. Ошондуктан, эпитаксиалдык катмарды башкаруу кең тилкелүү жарым өткөргүч өнөр жайынын маанилүү фактору болуп саналат.
Эпитаксиянын технологиясы: Жети негизги өзгөчөлүк
1. Эпитаксия төмөн (же жогорку) каршылыктын субстратында жогорку (же төмөн) каршылык катмарын өстүрө алат.
2. Эпитаксия P (же N) тибиндеги субстраттарда N (же P) тибиндеги эпитаксиалдык катмарлардын өсүшүнө мүмкүндүк берет, бир кристаллдык субстратта PN түйүнүн түзүү үчүн диффузияны колдонууда пайда болгон компенсациялык маселелерсиз PN түйүнүн түз түзөт.
3. Маска технологиясы менен айкалышканда, тандалма эпитаксиалдык өсүү интегралдык микросхемаларды жана атайын структуралары бар түзүлүштөрдү жасоого мүмкүндүк берүүчү белгилүү бир аймактарда аткарылышы мүмкүн.
4. Эпитаксиалдык өсүү концентрациянын кескин же акырындык менен өзгөрүшүнө жетишүү мүмкүнчүлүгү менен допингдин түрлөрүн жана концентрацияларын көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.
5. Эпитаксия гетерогендүү, көп катмарлуу, өзгөрүлмө курамы бар көп компоненттүү кошулмаларды, анын ичинде ультра жука катмарларды өстүрө алат.
6. Эпитаксиалдык өсүү материалдын эрүү чекитинен төмөн температурада, контролдонуучу өсүү темпи менен пайда болушу мүмкүн, бул катмардын калыңдыгында атомдук деңгээлдеги тактыкка жол ачат.
7. Эпитаксия GaN жана үчтүк/төрттүк кошулма жарым өткөргүчтөр сыяктуу кристаллдарга тартылбай турган материалдардын монокристалл катмарларынын өсүшүнө мүмкүндүк берет.
Ар кандай эпитаксиалдык катмарлар жана эпитаксиалдык процесстер
Жыйынтыктап айтканда, эпитаксиалдык катмарлар жапырт субстраттарга караганда оңой башкарылуучу жана кемчиликсиз кристалл структурасын сунуштайт, бул алдыңкы материалдарды иштеп чыгуу үчүн пайдалуу.
Посттун убактысы: 24-декабрь-2024