"Эпитаксиал вафер" нэрний гарал үүсэл
Вафель бэлтгэх нь үндсэн хоёр үе шатаас бүрдэнэ: субстрат бэлтгэх ба эпитаксиаль процесс. Субстрат нь хагас дамжуулагч нэг болор материалаар хийгдсэн бөгөөд хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг үйлдвэрлэхийн тулд ихэвчлэн боловсруулдаг. Энэ нь мөн эпитаксийн боловсруулалтанд хамрагдаж, эпитаксиаль хавтан үүсгэх боломжтой. Эпитакси гэдэг нь сайтар боловсруулсан нэг талст субстрат дээр шинэ нэг талст давхаргыг ургуулах үйл явцыг хэлнэ. Шинэ дан болор нь субстраттай ижил материал (нэг төрлийн эпитакси) эсвэл өөр материал (гетероген эпитакси) байж болно. Шинэ болор давхарга нь субстратын талст чиглэлтэй зэрэгцэн ургадаг тул үүнийг эпитаксиаль давхарга гэж нэрлэдэг. Эпитаксиаль давхаргатай хавтанг эпитаксиаль хавтан (эпитаксиаль давхарга + субстрат) гэж нэрлэдэг. Эпитаксийн давхарга дээр үйлдвэрлэсэн төхөөрөмжийг "урагш эпитакси" гэж нэрлэдэг бол субстрат дээр үйлдвэрлэсэн төхөөрөмжийг "урвуу эпитакси" гэж нэрлэдэг бөгөөд эпитаксиаль давхарга нь зөвхөн тулгуур болж үйлчилдэг.
Нэг төрлийн ба гетероген эпитакси
▪Нэг төрлийн эпитакси:Эпитаксиаль давхарга ба субстрат нь ижил материалаар хийгдсэн: Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.
▪Гетероген эпитакси:Эпитаксиаль давхарга ба субстрат нь өөр өөр материалаар хийгдсэн: Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC гэх мэт.
Өнгөлсөн вафель
Эпитакси ямар асуудлыг шийддэг вэ?
Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийн улам бүр нарийн төвөгтэй шаардлагыг хангахад дан ганц талст материал хангалтгүй байна. Тиймээс 1959 оны сүүлээр эпитакси гэж нэрлэгддэг нимгэн дан кристал материалыг ургуулах аргыг боловсруулсан. Гэхдээ эпитаксиаль технологи нь материалын дэвшилд хэрхэн тусалсан бэ? Цахиурын хувьд цахиурын эпитаксийг хөгжүүлэх нь өндөр давтамжийн, өндөр хүчин чадалтай цахиурын транзисторыг үйлдвэрлэхэд ихээхэн бэрхшээлтэй тулгарсан эгзэгтэй үед болсон. Транзисторын зарчмуудын үүднээс авч үзвэл өндөр давтамж, хүч чадалд хүрэхийн тулд коллекторын бүсийн эвдрэлийн хүчдэл өндөр, цувралын эсэргүүцэл бага байх шаардлагатай бөгөөд энэ нь ханалтын хүчдэл бага байх ёстой гэсэн үг юм. Эхнийх нь коллекторын материалд өндөр эсэргүүцэл шаарддаг бол сүүлийнх нь бага эсэргүүцэлтэй байхыг шаарддаг бөгөөд энэ нь зөрчилдөөн үүсгэдэг. Цуврал эсэргүүцлийг багасгахын тулд коллекторын бүсийн зузааныг багасгах нь цахиурын хавтанг боловсруулахад хэт нимгэн, эмзэг болгох бөгөөд эсэргүүцлийг багасгах нь эхний шаардлагад нийцэхгүй болно. Эпитаксиал технологийг хөгжүүлснээр энэ асуудлыг амжилттай шийдвэрлэсэн. Үүний шийдэл нь бага эсэргүүцэлтэй субстрат дээр өндөр эсэргүүцэлтэй эпитаксиаль давхаргыг ургуулах явдал байв. Төхөөрөмжийг эпитаксиаль давхарга дээр үйлдвэрлэж, транзисторын эвдрэлийн өндөр хүчдэлийг хангадаг бол бага эсэргүүцэлтэй субстрат нь үндсэн эсэргүүцлийг бууруулж, ханалтын хүчдэлийг бууруулж, хоёр шаардлагын хоорондох зөрчилдөөнийг шийддэг.
Нэмж дурдахад, III-V ба II-VI нийлмэл хагас дамжуулагч, тухайлбал GaAs, GaN болон бусад уурын фаз, шингэн фазын эпитакс зэрэгт зориулсан эпитаксиаль технологид ихээхэн дэвшил гарсан. Эдгээр технологи нь олон тооны богино долгионы, оптоэлектроник болон цахилгаан төхөөрөмжүүдийг үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай болсон. Ялангуяа молекул цацрагийн эпитакси (MBE) ба металл-органик химийн уурын хуримтлал (MOCVD) зэрэг техникийг нимгэн давхарга, дээд тор, квант худаг, хурцадмал супер тор, атомын хэмжээний нимгэн эпитаксиаль давхаргад амжилттай ашиглаж, бат бөх суурийг тавьжээ. "Хамгийн инженерчлэл" гэх мэт хагас дамжуулагчийн шинэ салбаруудыг хөгжүүлэх.
Практик хэрэглээнд ихэнх өргөн зурвасын хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг эпитаксиаль давхарга дээр үйлдвэрлэдэг бөгөөд цахиурын карбид (SiC) зэрэг материалыг зөвхөн субстрат болгон ашигладаг. Тиймээс эпитаксиаль давхаргыг хянах нь өргөн зурвасын хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн чухал хүчин зүйл юм.
Эпитаксийн технологи: Долоон үндсэн шинж чанар
1. Эпитакси нь бага (эсвэл өндөр) эсэргүүцэлтэй субстрат дээр өндөр (эсвэл бага) эсэргүүцлийн давхаргыг ургаж болно.
2. Эпитакси нь P (эсвэл N) төрлийн субстрат дээр N (эсвэл P) төрлийн эпитаксиаль давхаргыг ургуулж, нэг талст субстрат дээр PN уулзвар үүсгэхийн тулд диффузийг ашиглах үед үүсдэг нөхөн олговрын асуудалгүйгээр шууд PN уулзвар үүсгэдэг.
3. Маск технологитой хослуулсан тохиолдолд эпитаксиаль өсөлтийг сонгомол хэсгүүдэд хийж, нэгдсэн хэлхээ, тусгай бүтэцтэй төхөөрөмжүүдийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
4. Эпитаксиаль өсөлт нь допингийн төрөл, концентрацийг хянах боломжийг олгодог бөгөөд концентрацийг огцом эсвэл аажмаар өөрчлөх чадвартай байдаг.
5. Эпитакси нь янз бүрийн найрлагатай, олон давхаргат, олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэгдлүүдийг, түүний дотор хэт нимгэн давхаргад ургадаг.
6. Эпитаксийн өсөлт нь материалын хайлах цэгээс доогуур температурт үүсч, өсөлтийн хурдыг хянах боломжтой бөгөөд давхаргын зузаан дахь атомын түвшний нарийвчлалыг бий болгодог.
7. Эпитакси нь GaN болон гуравдагч/дөрөвдөгч нийлмэл хагас дамжуулагч гэх мэт талст болгон татах боломжгүй материалын нэг талст давхаргыг ургуулах боломжийг олгодог.
Төрөл бүрийн эпитаксиаль давхаргууд ба эпитаксийн процессууд
Дүгнэж хэлэхэд эпитаксиаль давхаргууд нь задгай субстратаас илүү хялбар хяналттай, төгс болор бүтцийг санал болгодог бөгөөд энэ нь дэвшилтэт материалыг хөгжүүлэхэд ашигтай юм.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 12-р сарын 24