Mi az epitaxiális folyamat?

Az epitaxiális folyamatok áttekintése

Az "epitaxia" kifejezés az "EPI", "jelentése" és "taxik", "rendezett" szavakból származik, jelezve a kristályos növekedés rendezett természetét. Az epitaxia kritikus folyamat a félvezető gyártásában, utalva egy vékony kristályos réteg növekedésére egy kristályos szubsztráton. Az Epitaxia (EPI) folyamat félvezető gyártásban célja, hogy egy kristály finom rétegét, általában 0,5-20 mikronot helyezze el egyetlen kristály szubsztrátra. Az EPI folyamat jelentős lépés a félvezető eszközök gyártásában, különösenszilícium ostyagyártás.

Az Epitaxy lehetővé teszi a nagyon rendezett vékony fóliák lerakódását, és testreszabható az adott elektronikus tulajdonságokhoz. Ez a folyamat elengedhetetlen a kiváló minőségű félvezető eszközök, például diódák, tranzisztorok és integrált áramkörök létrehozásához.

Az epitaxia típusai

Az epitaxia folyamatában a növekedés orientációját a mögöttes báziskristály határozza meg.  A lerakódás megismétlésétől függően lehet egy vagy sok epitaxi réteg. Az epitaxia eljárása felhasználható egy vékony anyagréteg kialakítására, amely akár azonos lehet, vagy különbözhet a mögöttes szubsztráttól a kémiai összetétel és a szerkezet szempontjából. Az epitaxia két elsődleges kategóriába sorolható, a szubsztrát és az epitaxiális réteg közötti kapcsolat alapján:HomoepitaxiaésHeteroepitaxia.

Ezután elemezzük a homoepitaxy és a heteroepitaxy közötti különbségeket négy dimenzióból: termesztett réteg, kristályszerkezet és rács, példa és alkalmazás:

● Homoepitaxia: Ez akkor fordul elő, amikor az epitaxiális réteg ugyanabból az anyagból készül, mint a szubsztrát.

✔ termesztett réteg: Az epitaxisan termesztett réteg ugyanolyan anyagból áll, mint a szubsztrátréteg.

✔ Kristályszerkezet és rács: A szubsztrát és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsos állandója megegyezik.

✔ példa: A nagyon tiszta szilícium epitaxiális növekedése a szubsztrát szilíciumon keresztül.

✔ Alkalmazás: Félvezető készülékek felépítése, ahol különböző doppingszintű rétegekre van szükség, vagy tiszta filmekre van szükség a kevésbé tiszta szubsztrátokon.

● Heteroepitaxy: Ez magában foglalja a rétegre és a szubsztrátra különféle anyagokat, például az alumínium -gallium -arzenid (algaák) termesztését a gallium -arzeniden (GAAS). A sikeres heteroepitaxy hasonló kristályszerkezeteket igényel a két anyag között a hibák minimalizálása érdekében.

✔ termesztett réteg: Az epitaxisan termesztett réteg eltérő anyagból áll, mint a szubsztrátréteg.

✔ Kristályszerkezet és rács: A szubsztrát és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsos állandója eltérő.

✔ példa: Epitaxisan növekvő gallium -arzenid szilícium -szubsztráton.

✔ Alkalmazás: Félvezető eszköz felépítése, ahol különféle anyagok rétegeire van szükség, vagy egy kristályos film készítéséhez, amely egyetlen kristályként nem áll rendelkezésre.

Az EPI folyamatot befolyásoló tényezők félvezető gyártásban:

✔ Hőmérséklet: Befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét. Az epitaxia eljáráshoz szükséges hőmérséklet magasabb, mint a szobahőmérséklet, és az érték az epitaxia típusától függ.

✔ Nyomás: Befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét.

✔ Hibák: Az epitaxia hibái hibás ostyákhoz vezetnek. Az EPI-eljáráshoz szükséges fizikai feltételeket meg kell tartani a nem hibás epitaxiális réteg növekedése érdekében.

✔ Kívánt helyzet: Az epitaxiális növekedésnek a megfelelő helyzetben kell lennie a kristályon. Az epitaxiális eljárásból kizárandó régiókat megfelelően kell forgatni a növekedés megelőzése érdekében.

✔ Autodoping: Mivel az epitaxia eljárást magas hőmérsékleten hajtják végre, az adalékanyag -atomok képesek lehetnek az anyag variációit hozni.

Epitaxiális növekedési technikák

Számos módszer létezik az epitaxia folyamatának elvégzésére: folyékony fázisú epitaxia, hibrid gőzfázis -epitaxia, szilárd fázisú epitaxia, atomréteg lerakódása, kémiai gőzlerakódás, molekuláris gerenda -epitaxia stb. Hasonlítsuk össze a két epitaxia folyamatot: CVD és MBE.

Epitaxiális növekedési módok

Epitaxia növekedési módjai: Az epitaxiális növekedés különböző módokon keresztül fordulhat elő, amelyek befolyásolják a rétegek kialakulását:

✔ a) Volmer-Weber (VW): A háromdimenziós sziget növekedésével jellemezve, ahol a nukleáció a folyamatos filmképződés előtt történik.

✔ (b)Frank-Van der Merwe (FM): Magában foglalja a rétegenkénti növekedést, elősegíti az egyenletes vastagságot.

✔ (C) A Side-Krastans (SK): A VW és az FM kombinációja, kezdve a rétegnövekedéssel, amely áttér a szigetképződésre, miután kritikus vastagságot érnek el.

Az epitaxia növekedése fontosságát a félvezető gyártásában

Az epitaxia elengedhetetlen a félvezető ostyák elektromos tulajdonságainak javításához. A doppingprofilok szabályozásának és a konkrét anyagjellemzők elérésének képessége az epitaxia nélkülözhetetlenné teszi a modern elektronikát.

Ezenkívül az epitaxiális folyamatok egyre szignifikánsabbak a nagy teljesítményű érzékelők és az energiaelektronika fejlesztésében, tükrözve a félvezető technológia folyamatos fejlődését. A paraméterek, például a szabályozáshoz szükséges pontossághőmérséklet, nyomás és gázáramlási sebességAz epitaxiális növekedés során kritikus jelentőségű a minimális hibákkal rendelkező kiváló minőségű kristályos rétegek elérése érdekében.