"Epitaksial gofret" nomining kelib chiqishi
Gofret tayyorlash ikki asosiy bosqichdan iborat: substrat tayyorlash va epitaksial jarayon. Substrat yarimo'tkazgichli bitta kristalli materialdan tayyorlanadi va odatda yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarish uchun qayta ishlanadi. Bundan tashqari, epitaksial gofret hosil qilish uchun epitaksial ishlov berishdan o'tishi mumkin. Epitaksiya ehtiyotkorlik bilan qayta ishlangan monokristalli substratda yangi yagona kristall qatlamni o'stirish jarayonini anglatadi. Yangi monokristal substrat bilan bir xil materialdan (bir hil epitaksiya) yoki boshqa materialdan (heterojen epitaksiya) bo'lishi mumkin. Yangi kristall qatlam substratning kristall yo'nalishiga mos ravishda o'sib borishi sababli, u epitaksial qatlam deb ataladi. Epitaksial qatlamli gofret epitaksial gofret deb ataladi (epitaxial gofret = epitaksial qatlam + substrat). Epitaksial qatlamda ishlab chiqarilgan qurilmalar "oldinga epitaksiya" deb ataladi, substratda ishlab chiqarilgan qurilmalar esa "teskari epitaksiya" deb ataladi, bu erda epitaksial qatlam faqat tayanch vazifasini bajaradi.
Gomogen va geterogen epitaksiya
▪Bir hil epitaksiya:Epitaksial qatlam va substrat bir xil materialdan qilingan: masalan, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.
▪Heterojen epitaksiya:Epitaksial qatlam va substrat turli materiallardan tayyorlanadi: masalan, Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC va boshqalar.
Jilolangan gofretlar
Epitaksiya qanday muammolarni hal qiladi?
Yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishning tobora murakkab talablarini qondirish uchun ommaviy monokristalli materiallarning o'zi etarli emas. Shuning uchun, 1959 yil oxirida epitaksiya deb nomlanuvchi nozik monokristalli materialni o'stirish texnikasi ishlab chiqildi. Ammo epitaksial texnologiya materiallarning rivojlanishiga qanday yordam berdi? Kremniy uchun silikon epitaksiyaning rivojlanishi yuqori chastotali, yuqori quvvatli kremniy tranzistorlarini ishlab chiqarish muhim qiyinchiliklarga duch kelgan muhim davrda sodir bo'ldi. Transistor printsiplari nuqtai nazaridan, yuqori chastota va quvvatga erishish uchun kollektor hududining buzilish kuchlanishi yuqori bo'lishi va ketma-ket qarshilik past bo'lishi kerak, ya'ni to'yinganlik kuchlanishi kichik bo'lishi kerak. Birinchisi kollektor materialida yuqori qarshilikni talab qiladi, ikkinchisi esa past qarshilikni talab qiladi, bu esa qarama-qarshilikni keltirib chiqaradi. Ketma-ket qarshilikni kamaytirish uchun kollektor hududining qalinligini kamaytirish kremniy gofretni qayta ishlash uchun juda nozik va mo'rt qiladi va qarshilikni pasaytirish birinchi talabga zid keladi. Epitaksial texnologiyaning rivojlanishi bu muammoni muvaffaqiyatli hal qildi. Yechim past qarshilikli substratda yuqori rezistiv epitaksial qatlamni o'stirish edi. Qurilma epitaksial qatlamda ishlab chiqariladi, tranzistorning yuqori parchalanish kuchlanishini ta'minlaydi, past qarshilikli substrat esa asosiy qarshilikni pasaytiradi va to'yinganlik kuchlanishini pasaytiradi, bu ikki talab o'rtasidagi ziddiyatni hal qiladi.
Bundan tashqari, GaAs, GaN va boshqalar kabi III-V va II-VI birikmali yarim o'tkazgichlar uchun epitaksial texnologiyalar, shu jumladan bug 'fazasi va suyuq faza epitaksisi sezilarli yutuqlarga erishdi. Ushbu texnologiyalar ko'plab mikroto'lqinli, optoelektronik va quvvat qurilmalarini ishlab chiqarish uchun zarur bo'ldi. Xususan, molekulyar nur epitaksisi (MBE) va metall-organik kimyoviy bug'larni cho'ktirish (MOCVD) kabi usullar yupqa qatlamlar, super panjaralar, kvant quduqlari, kuchlanishli super panjaralar va atom miqyosidagi nozik epitaksial qatlamlarga muvaffaqiyatli qo'llanilib, mustahkam poydevor qo'ydi. "tarmoqli muhandislik" kabi yangi yarimo'tkazgich sohalarini rivojlantirish.
Amaliy qo'llanmalarda ko'pchilik keng diapazonli yarimo'tkazgich qurilmalari epitaksial qatlamlarda ishlab chiqariladi, silikon karbid (SiC) kabi materiallar faqat substrat sifatida ishlatiladi. Shuning uchun epitaksial qatlamni nazorat qilish keng diapazonli yarimo'tkazgich sanoatida hal qiluvchi omil hisoblanadi.
Epitaksiya texnologiyasi: ettita asosiy xususiyat
1. Epitaksiya past (yoki yuqori) qarshilik substratida yuqori (yoki past) qarshilik qatlamini o'sishi mumkin.
2. Epitaksiya P (yoki N) tipidagi substratlarda N (yoki P) tipidagi epitaksial qatlamlarning o'sishiga imkon beradi, bitta kristalli substratda PN birikmasini yaratish uchun diffuziyadan foydalanganda yuzaga keladigan kompensatsiya muammolarisiz bevosita PN birikmasini hosil qiladi.
3. Niqob texnologiyasi bilan birlashganda, selektiv epitaksial o'sish muayyan hududlarda amalga oshirilishi mumkin, bu maxsus tuzilmalarga ega integral mikrosxemalar va qurilmalarni ishlab chiqarish imkonini beradi.
4. Epitaksial o'sish konsentratsiyaning keskin yoki bosqichma-bosqich o'zgarishiga erishish qobiliyati bilan doping turlari va kontsentratsiyasini nazorat qilish imkonini beradi.
5. Epitaksiya o'zgaruvchan kompozitsiyalar, jumladan, ultra yupqa qatlamlar bilan heterojen, ko'p qatlamli, ko'p komponentli birikmalarni o'sishi mumkin.
6. Epitaksial o'sish materialning erish nuqtasidan past haroratlarda, nazorat qilinadigan o'sish tezligi bilan sodir bo'lishi mumkin, bu qatlam qalinligida atom darajasida aniqlikka imkon beradi.
7. Epitaksiya GaN va uchlamchi/to'rtlamchi birikma yarimo'tkazgichlar kabi kristallarga tortilmaydigan materiallarning yagona kristall qatlamlarini o'sishiga imkon beradi.
Har xil epitaksial qatlamlar va epitaksial jarayonlar
Xulosa qilib aytganda, epitaksial qatlamlar quyma substratlarga qaraganda osonroq boshqariladigan va mukammal kristall strukturani taklif qiladi, bu ilg'or materiallarni ishlab chiqish uchun foydalidir.
Xat vaqti: 24-dekabr 2024-yil