Ни өчен ярымүткәргеч җайланмалары “эпитаксиаль катлам” таләп итә?

"Эпитаксиаль вафер" исеменең килеп чыгышы

Вафер әзерләү ике төп этаптан тора: субстрат әзерләү һәм эпитаксиаль процесс. Субстрат ярымүткәргеч бер кристалл материалдан эшләнгән һәм ярымүткәргеч җайланмалар җитештерү өчен гадәттә эшкәртелә. Ул шулай ук ​​эпитаксиаль эшкәртү кичерә ала, эпитаксиаль вафер формалаштыра. Эпитакси - җентекләп эшкәртелгән бер кристалл субстратта яңа бер кристалл катлам үстерү процессын аңлата. Яңа бер кристалл субстрат (бертөрле эпитакси) яки башка материал (гетероген эпитакси) белән бер үк материалда булырга мөмкин. Яңа кристалл катламы субстратның кристалл ориентациясе белән тигезләшеп үсә, ул эпитаксиаль катлам дип атала. Эпитаксиаль катламлы вафер эпитаксиаль вафер дип атала (эпитаксиаль вафер = эпитаксиаль катлам + субстрат). Эпитаксиаль катламда эшләнгән җайланмалар "алга эпитакси" дип атала, ә субстратта эшләнгән җайланмалар "кире эпитакси" дип атала, анда эпитаксиаль катлам терәк булып хезмәт итә.

Гомоген һәм гетероген эпитакси

▪Гомоген эпитакси:Эпитаксиаль катлам һәм субстрат бер үк материалдан эшләнгән: мәсәлән, Si / Si, GaAs / GaAs, GaP / GaP.

▪Гетероген эпитакси:Эпитаксиаль катлам һәм субстрат төрле материаллардан эшләнгән: мәсәлән, Si / Al₂O₃, GaS / Si, GaAlAs / GaAs, GaN / SiC һ.б.

Оештырылган вафиналар

Эпитакси нинди проблемаларны чишә?

Ярымүткәргеч җайланма җитештерүнең көннән-көн катлауланган таләпләрен канәгатьләндерү өчен күпчелек кристалл материаллар гына җитми. Шуңа күрә, 1959 азагында, эпитакси дип аталган нечкә кристалл материалны үстерү техникасы эшләнде. Ләкин эпитаксиаль технология материалларның алга китүенә ничек ярдәм итте? Кремний өчен кремний эпитаксының үсеше бик еш, югары көчле кремний транзисторларын ясау зур кыенлыклар кичергән вакытта килеп чыккан. Транзистор принциплары күзлегеннән караганда, югары ешлыкка һәм көчкә ирешү коллектор өлкәсенең ватылу көчәнеше югары булырга тиеш, һәм серия каршылыгы түбән булырга тиеш, димәк, туену көчәнеше кечкенә булырга тиеш. Беренчесе коллектор материалында югары каршылык таләп итә, соңгысы түбән каршылык таләп итә, бу каршылык тудыра. Серия каршылыгын киметү өчен коллектор өлкәсенең калынлыгын киметү кремний вафинны эшкәртү өчен бик нечкә һәм ватык итәр, һәм каршылыкны киметү беренче таләпкә каршы килер. Эпитаксиаль технология үсеше бу проблеманы уңышлы чиште. Чишелеш түбән каршылыклы субстратта югары каршылыклы эпитаксиаль катлам үстерү иде. Deviceайланма эпитаксиаль катламда эшләнгән, транзисторның югары ватылу көчәнешен тәэмин итә, ә түбән каршылыклы субстрат төп каршылыкны киметә һәм туендыру көчәнешен киметә, ике таләп арасындагы каршылыкны чишә.

Моннан тыш, III-V һәм II-VI катнаш ярымүткәргечләр өчен эпитаксиаль технологияләр, GaAs, GaN, һәм башкалар, шул исәптән пар фазасы һәм сыек фаза эпитаксы, зур уңышларга ирештеләр. Бу технологияләр күп микродулкынлы, оптоэлектрон һәм электр җайланмалары ясау өчен бик мөһим булды. Аерым алганда, молекуляр нур эпитаксы (MBE) һәм металл-органик химик пар парламенты (MOCVD) кебек нечкә катламнарга, суперлатицаларга, квант скважиналарына, сузылган суперлатицаларга һәм атом масштаблы нечкә эпитаксиаль катламнарга уңышлы кулланылды, нигез салды. “полоса инженериясе” кебек яңа ярымүткәргеч кырларын үстерү.

Практик кулланмаларда күпчелек киң полосалы ярымүткәргеч җайланмалар эпитаксиаль катламнарда эшләнгән, кремний карбид (SiC) кебек материаллар субстратлар буларак кулланыла. Шуңа күрә эпитаксиаль катламны контрольдә тоту киң полосалы ярымүткәргеч индустриясендә критик фактор.

Эпитакс технологиясе: җиде төп үзенчәлек

1. Эпитакси түбән (яки югары) каршылык субстратында югары (яки түбән) каршылык катламын үстерә ала.

2.

3.

4. Эпитаксиаль үсеш допинг төрләрен һәм концентрацияләрен контрольдә тотарга мөмкинлек бирә, концентрациянең кинәт яки әкрен үзгәрүләренә ирешү мөмкинлеге белән.

5.

6. Эпитаксиаль үсеш материалның эрү ноктасы астындагы температурада булырга мөмкин, контроль үсеш темплары белән, катлам калынлыгында атом дәрәҗәсендәге төгәллекне булдырырга мөмкинлек бирә.

7.

Төрле эпитаксиаль катламнар һәм эпитаксиаль процесслар

Йомгаклап әйткәндә, эпитаксиаль катламнар күпчелек субстратларга караганда җиңелрәк контрольдә тотылган һәм камил кристалл структурасын тәкъдим итәләр, бу алдынгы материаллар үсеше өчен файдалы.