Naha Alat Semikonduktor Merlukeun "Lapisan Epitaxial"

Asal Ngaran "Epitaxial Wafer"

Persiapan wafer diwangun ku dua léngkah utama: persiapan substrat sareng prosés epitaxial. Substrat didamel tina bahan kristal tunggal semikonduktor sareng biasana diolah pikeun ngahasilkeun alat semikonduktor. Ogé bisa ngalaman processing epitaxial pikeun ngabentuk wafer epitaxial. Epitaxy nujul kana prosés tumuwuh hiji lapisan kristal tunggal anyar dina substrat kristal tunggal diolah taliti. Kristal tunggal anyar tiasa tina bahan anu sami sareng substrat (epitaksi homogen) atanapi bahan anu béda (epitaksi hétérogén). Kusabab lapisan kristal anyar tumuwuh dina alignment jeung orientasi kristal substrat urang, éta disebut lapisan epitaxial. Wafer kalawan lapisan epitaxial disebut salaku wafer epitaxial (epitaxial wafer = lapisan epitaxial + substrat). Alat anu didamel dina lapisan epitaxial disebut "epitaksi payun," sedengkeun alat anu didamel dina substrat disebut "epitaksi ngabalikeun," dimana lapisan epitaxial ngan ukur janten dukungan.

Homogén jeung Hétérogen Epitaxy

▪Épitaksi Homogén:Lapisan epitaxial jeung substrat dijieun tina bahan anu sarua: misalna, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.

▪Epitaksi hétérogén:Lapisan epitaxial jeung substrat dijieun tina bahan béda: misalna, Si / Al₂O₃, GaS / Si, GaAlAs / GaAs, GaN / SiC, jsb.

Wafers digosok

Masalah Naon Anu Dibéréskeun Epitaxy?

Bahan kristal tunggal bulk nyalira henteu cekap pikeun nyumponan tungtutan anu beuki kompleks pikeun fabrikasi alat semikonduktor. Ku alatan éta, dina ahir 1959, téhnik pertumbuhan bahan kristal tunggal ipis katelah epitaxy dimekarkeun. Tapi kumaha téknologi epitaxial sacara khusus ngabantosan kamajuan bahan? Pikeun silikon, pamekaran epitaksi silikon lumangsung dina waktos kritis nalika fabrikasi transistor silikon berfrekuensi tinggi, kakuatan tinggi nyanghareupan kasusah anu signifikan. Ti sudut pandang prinsip transistor, achieving frékuénsi luhur jeung kakuatan merlukeun tegangan ngarecahna wewengkon collector urang luhur, sarta résistansi runtuyan jadi low, hartina tegangan jenuh kedah leutik. Urut merlukeun résistansi tinggi dina bahan collector, sedengkeun dimungkinkeun merlukeun résistansi low, nu nyiptakeun kontradiksi a. Ngurangan ketebalan wewengkon kolektor pikeun ngurangan résistansi runtuyan bakal nyieun wafer silikon teuing ipis jeung rapuh pikeun ngolah, sarta nurunkeun résistansi bakal konflik jeung sarat munggaran. Ngembangkeun téknologi epitaxial suksés ngabéréskeun masalah ieu. Solusina nyaéta tumuwuh lapisan épitaxial résistivitas tinggi dina substrat résistivitas rendah. Alatna didamel dina lapisan epitaxial, mastikeun tegangan ngarecahna luhur transistor, sedengkeun substrat résistivitas rendah ngirangan résistansi dasar sareng nurunkeun tegangan jenuh, ngarengsekeun kontradiksi antara dua syarat.

Salaku tambahan, téknologi epitaxial pikeun semikonduktor sanyawa III-V sareng II-VI sapertos GaAs, GaN, sareng anu sanésna, kalebet fase uap sareng epitaksi fase cair, parantos ningali kamajuan anu signifikan. Téknologi ieu janten penting pikeun fabrikasi seueur gelombang mikro, optoeléktronik, sareng alat listrik. Khususna, téknik sapertos molecular beam epitaxy (MBE) sareng metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) parantos suksés diterapkeun kana lapisan ipis, superlattices, sumur kuantum, superlattices tapis, sareng lapisan epitaxial ipis skala atom, nempatkeun dasar anu kuat pikeun ngembangkeun widang semikonduktor anyar kayaning "rékayasa pita".

Dina aplikasi praktis, lolobana alat semikonduktor wide-bandgap dijieun dina lapisan epitaxial, jeung bahan kawas silikon karbida (SiC) dipaké solely salaku substrat. Ku alatan éta, ngadalikeun lapisan epitaxial mangrupakeun faktor kritis dina industri semikonduktor wide-bandgap.

Téhnologi Epitaxy: Tujuh Fitur Key

1. Epitaxy bisa tumuwuh luhur (atawa low) lapisan resistivity dina low (atawa luhur) substrat resistivity.

2. Epitaxy ngamungkinkeun tumuwuhna lapisan epitaxial tipe N (atawa P) dina substrat tipe P (atawa N), langsung ngabentuk simpang PN tanpa masalah santunan anu timbul nalika maké difusi pikeun nyieun simpang PN dina substrat kristal tunggal.

3. Lamun digabungkeun jeung téhnologi topeng, tumuwuhna epitaxial selektif bisa dipigawé di wewengkon husus, sangkan fabrikasi sirkuit terpadu jeung alat jeung struktur husus.

4. Tumuwuhna epitaxial ngamungkinkeun pikeun ngadalikeun jenis doping jeung konsentrasi, kalawan kamampuhan pikeun ngahontal parobahan dadakan atawa bertahap dina konsentrasi.

5. Epitaxy bisa tumuwuh hétérogén, multi-layered, sanyawa multi-komponén jeung komposisi variabel, kaasup lapisan ultra-ipis.

6. Tumuwuhna epitaxial bisa lumangsung dina suhu handap titik lebur bahan, kalawan laju tumuwuh controllable, sahingga pikeun precision atom-tingkat dina ketebalan lapisan.

7. Epitaxy ngamungkinkeun tumuwuhna lapisan kristal tunggal bahan nu teu bisa ditarik kana kristal, kayaning GaN jeung ternary / semikonduktor sanyawa kuartener.

Rupa-rupa Lapisan Epitaxial jeung Prosés Epitaxial

Kasimpulanana, lapisan epitaxial nawiskeun struktur kristal anu langkung gampang dikontrol sareng sampurna tibatan substrat bulk, anu mangpaat pikeun pangembangan bahan canggih.