Yarımkeçirici epitaxy prosesi nədir?

İnteqral sxemlər və ya yarımkeçirici cihazları mükəmməl kristal əsas təbəqədə qurmaq idealdır. TheepitaksiyaYarımkeçirici istehsalında (epi) prosesi təkkristal substratda adətən təxminən 0,5 ilə 20 mikron arasında olan incə tək kristal təbəqəni çökdürmək məqsədi daşıyır. Epitaksiya prosesi yarımkeçirici cihazların istehsalında, xüsusilə silikon vafli istehsalında mühüm addımdır.

Yarımkeçiricilərin istehsalında epitaksiya (epi) prosesi

Yarımkeçiricilər İstehsalında Epitaksiyaya Baxış
Bu nədir	Yarımkeçiricilərin istehsalında epitaksiya (epi) prosesi kristal substratın üstündə verilmiş oriyentasiyada nazik kristal təbəqənin böyüməsinə imkan verir.
Məqsəd	Yarımkeçirici istehsalında epitaksiya prosesinin məqsədi elektronların cihaz vasitəsilə daha səmərəli nəqlini təmin etməkdir. Yarımkeçirici cihazların konstruksiyasında strukturu təkmilləşdirmək və vahid etmək üçün epitaksiya təbəqələri daxil edilir.
Proses	Epitaksiya prosesi eyni materialın substratında daha yüksək təmizlikli epitaksial təbəqələrin böyüməsinə imkan verir. Bəzi yarımkeçirici materiallarda, məsələn, heteroqovşaqlı bipolyar tranzistorlar (HBTs) və ya metal oksid yarımkeçirici sahə effektli tranzistorlar (MOSFETs) kimi, epitaksiya prosesi substratdan fərqli bir material təbəqəsini yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məhz epitaksiya prosesi yüksək qatqılı material təbəqəsi üzərində aşağı sıxlıqlı aşqarlanmış təbəqənin yetişdirilməsini mümkün edir.

Yarımkeçiricilər İstehsalında Epitaksiyaya Baxış

Yarımkeçirici istehsalda epitaxy (EPI) prosesi, bir kristal substratın üstündəki bir istiqamətdə nazik bir kristal qatın böyüməsinə imkan verir.

Məqsəd Yarımkeçirici istehsalında epitaksiya prosesinin məqsədi elektronların cihaz vasitəsilə daha səmərəli nəqlini təmin etməkdir. Yarımkeçirici cihazların konstruksiyasında strukturu təkmilləşdirmək və vahid etmək üçün epitaksiya təbəqələri daxil edilir.

Prosesepitaksiyaproses eyni materialın substratında daha yüksək saflıqda epitaksial təbəqələrin böyüməsinə imkan verir. Bəzi yarımkeçirici materiallarda, məsələn, heteroqovşaqlı bipolyar tranzistorlar (HBTs) və ya metal oksid yarımkeçirici sahə effektli tranzistorlar (MOSFETs) kimi, epitaksiya prosesi substratdan fərqli bir material təbəqəsini yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məhz epitaksiya prosesi yüksək qatqılı material təbəqəsi üzərində aşağı sıxlıqlı aşqarlanmış təbəqənin yetişdirilməsini mümkün edir.

Yarımkeçirmə istehsalında epitaxy prosesinin icmalı

Yarımkeçirici istehsalda epitaxy (EPI) prosesi, bir kristal substratın üstünə bir istiqamətdə nazik bir kristal qatın böyüməsinə imkan verir.

Yarımkeçirici istehsalında məqsəd, epitaksiya prosesinin məqsədi cihaz vasitəsilə daşınan elektronları daha səmərəli etməkdir. Yarımkeçirici cihazların konstruksiyasında strukturu təkmilləşdirmək və vahid etmək üçün epitaksiya təbəqələri daxil edilir.

Epitaksiya prosesi eyni materialın substratında daha yüksək təmizlikli epitaksial təbəqələrin böyüməsinə imkan verir. Bəzi yarımkeçirici materiallarda, məsələn, heteroqovşaqlı bipolyar tranzistorlar (HBTs) və ya metal oksid yarımkeçirici sahə effektli tranzistorlar (MOSFETs) kimi, epitaksiya prosesi substratdan fərqli bir material təbəqəsini yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məhz epitaksiya prosesi yüksək qatqılı material təbəqəsi üzərində aşağı sıxlıqlı qatqılı təbəqəni yetişdirməyə imkan verir.

Yarımkeçirən istehsalda epitaxial proseslərin növləri

Epitaksial prosesdə böyümə istiqaməti əsas substrat kristalının müəyyənləşdirilməsidir. Çöküntünün təkrarlanmasından asılı olaraq, bir və ya daha çox epitaksial təbəqə ola bilər. Epitaxial Proseslər, kimyəvi tərkibi və quruluşu, əsas substratdan eyni və ya fərqli olan və ya fərqli olan materialın nazik təbəqələrini yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

İki növ Epi prosesi
Xüsusiyyət	Homoepitaksiya	Heteroepitaksiya
Böyümə təbəqələri	Epitaksial böyümə təbəqəsi substrat təbəqəsi ilə eyni materialdır	Epitaksial böyümə təbəqəsi substrat təbəqəsindən fərqli bir materialdır
Kristal quruluşu və panel	Substratın və epitaksial təbəqənin kristal quruluşu və qəfəs sabiti eynidir	Substrat və epitaxial təbəqənin cruntal quruluşu və panelin sabiti fərqlidir
Nümunələr	Silikon substratında yüksək təmizlik silikonunun epitaxial artımı	Silikon substratda qalium arsenidinin epitaksial böyüməsi
Tətbiqlər	Daha az təmiz substratlarda müxtəlif qatqı səviyyəli təbəqələr və ya təmiz filmlər tələb edən yarımkeçirici cihaz strukturları	Müxtəlif materialların qatlarını və ya vahid kristallar kimi əldə edilə bilməyən materialların kristal filmlərinin qatılmasını tələb edən yarımkeçirici cihaz quruluşları

EPI proseslərinin iki növü

XüsusiyyətHomoepitaxy heteroepitaksiya

Böyümə təbəqələri Epitaksial böyümə təbəqəsi substrat təbəqəsi ilə eyni materialdır Epitaksial böyümə təbəqəsi substrat təbəqəsindən fərqli bir materialdır

Kristal quruluşu və lattice Kristal quruluşu və substratın və epitaxial təbəqənin dayaq sabitliyi eynidir, substrat və epitaxial təbəqənin dayaqları daimdir

Nümunələr Silikon substratında gallium arsenidinin silikon substratının epitaksial artımında yüksək təmizlik silikonunun epitaksial artımı

Müxtəlif dopinq səviyyələrinin və ya təmiz substratlarda müxtəlif dopinq səviyyələrinin qatlarını və ya təmiz substratların qatlarını tələb edən yarımkeçirici cihaz strukturları, müxtəlif materialların qatlarını və ya vahid kristallar kimi əldə edilə bilməyən materialların bina kristal filmlərini tələb edən yarımkeçirici cihaz strukturları

EPI proseslərinin iki növü

Xüsusiyyətlər Homoepitaxy heteroepitaksiya

Böyümə təbəqəsi Epitaksial böyümə təbəqəsi substrat təbəqəsi ilə eyni materialdır Epitaksial böyümə təbəqəsi substrat təbəqəsindən fərqli bir materialdır

Kristal strukturu və qəfəs Substratın və epitaksial təbəqənin kristal quruluşu və qəfəs sabiti eynidir Substratın və epitaksial təbəqənin kristal quruluşu və qəfəs sabiti fərqlidir

Nümunələr, silikon substratda gallium arsenidinin silikon substratının epitaksial böyüməsi ilə yüksək təmizlik silikonunun epitaksial böyüməsi

Tətbiqlər Müxtəlif qatqı səviyyəli təbəqələr və ya daha az təmiz substratlarda təmiz filmlər tələb edən yarımkeçirici cihaz strukturları Fərqli materialların təbəqələrini tələb edən və ya monokristal şəklində əldə edilə bilməyən materialların kristal təbəqələrini quran yarımkeçirici qurğu strukturları

Yarımkeçirən istehsalda epitaxial proseslərə təsir edən amillər

 

Faktorlar	Təsvir
Temperatur	Epitaxy dərəcəsi və epitaxial təbəqə sıxlığına təsir göstərir. Epitaxy prosesi üçün tələb olunan temperatur otaq temperaturundan yüksəkdir və dəyər epitaxy növündən asılıdır.
Təzyiq etmək	Epitaksiya dərəcəsinə və epitaksial təbəqənin sıxlığına təsir göstərir.
Qüsurlu	Epitaxy'de qüsurları qüsurlu gofretlerə aparır. Epitaxy prosesi üçün tələb olunan fiziki şərtlər qüsursuz epitaxial təbəqə böyüməsi üçün saxlanılmalıdır.
İstədiyiniz mövqe	Epitaksiya prosesi kristalın düzgün mövqeyində inkişaf etməlidir. Proses zamanı böyümənin arzu olunmadığı sahələr böyümənin qarşısını almaq üçün düzgün şəkildə örtülməlidir.
Öz-özünə dopinq	Epitaxy prosesi yüksək temperaturda həyata keçirildiyi üçün, dopant atomları materialdakı dəyişikliklər gətirə bilər.

Faktorların təsviri

Temperatur epitaxy dərəcəsinə və epitaxial təbəqə sıxlığına təsir göstərir. Epitaxy prosesi üçün tələb olunan temperatur otaq temperaturundan yüksəkdir və dəyər epitaxy növündən asılıdır.

Təzyiq epitaxy dərəcəsinə və epitaksial qat sıxlığına təsir göstərir.

Qüsurlar Epitaksiyadakı qüsurlar qüsurlu vaflilərə səbəb olur. Epitaksial təbəqənin qüsursuz böyüməsi üçün epitaksiya prosesi üçün tələb olunan fiziki şərait qorunmalıdır.

Arzu olunan mövqe Epitaksiya prosesi kristalın düzgün mövqeyində inkişaf etməlidir. Proses zamanı böyümənin arzu olunmadığı sahələr böyümənin qarşısını almaq üçün düzgün şəkildə örtülməlidir.

Self-dopinq Epitaksiya prosesi yüksək temperaturda həyata keçirildiyi üçün qatqılı maddə atomları materialda dəyişikliklərə səbəb ola bilər.

Faktor təsviri

Temperatur epitaxy dərəcəsinə və epitaksial qatın sıxlığına təsir göstərir. Epitaxial proses üçün tələb olunan temperatur otaq temperaturundan yüksəkdir və dəyəri epitaxy növündən asılıdır.

Təzyiq epitaksiya dərəcəsinə və epitaksial təbəqənin sıxlığına təsir göstərir.

Qüsurlar Epitaksiyadakı qüsurlar qüsurlu vaflilərə səbəb olur. Epitaksial təbəqənin qüsursuz böyüməsi üçün epitaksiya prosesi üçün tələb olunan fiziki şərait qorunmalıdır.

İstədiyiniz yer Epitaksiya prosesi kristalın düzgün yerində inkişaf etməlidir. Bu proses zamanı böyümənin arzuolunmaz olduğu sahələr böyümənin qarşısını almaq üçün düzgün şəkildə örtülməlidir.

Epitaxy prosesi yüksək temperaturda həyata keçirildiyi üçün özünü doping, dopant atomları materialdakı dəyişikliklər gətirə bilər.

Epitaksial sıxlıq və sürət

Epitaxial böyümənin sıxlığı epitaksial böyümə qatındakı materialın vahid həcmində atomların sayıdır. Temperatur, təzyiq və yarımkeçirici substrat növü kimi amillər epitaksial böyüməsinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, epitaxial təbəqənin sıxlığı yuxarıdakı amillərlə dəyişir. Epitaxial təbəqənin böyüdüyü sürət epitaxy dərəcəsi adlanır.

Epitaxy düzgün yer və istiqamətdə böyüdüsə, böyümə sürəti yüksək olacaq və əksinə. Epitaxial təbəqə sıxlığına bənzər, epitaxy nisbəti də temperatur, təzyiq və substrat material növü kimi fiziki amillərdən asılıdır.

Epitaxial nisbət yüksək temperaturda və aşağı təzyiqlərdə artır. Epitaxy nisbəti də substrat quruluşunun istiqamətindən, reaktivlərin konsentrasiyasından və istifadə olunan böyümə texnikasından asılıdır.

Epitaxy proses metodları

Bir neçə epitaksiya üsulu var:maye fazalı epitaxy (LPE), hibrid buxar fazalı epitaksiyası, bərk fazalı epitaksiyası,atom təbəqəsinin çökməsi, kimyəvi buxarlanma çökməsi, molekulyar şüa epitaksiyasıvə s. İki epitaxy prosesini müqayisə edək: CVD və MBE.

Kimyəvi buxarlanma (CVD) molekulyar şüa epitaxiyası (MBE)

Kimyəvi proses Fiziki proses

Bir qaz prekursoru böyümə kamerasında və ya reaktorda qızdırılan bir substrata cavab verdikdə baş verən kimyəvi bir reaksiya meydana gətirir

Filmin böyüməsi prosesinə dəqiq nəzarət Yetişmiş təbəqənin qalınlığına və tərkibinə dəqiq nəzarət

Yüksək keyfiyyətli epitaksial təbəqələr tələb edən tətbiqlər üçün Son dərəcə incə epitaksial təbəqələr tələb edən tətbiqlər üçün

Ən çox istifadə olunan metod daha bahalı metod

Kimyəvi buxar çökməsi (CVD)	Molekulyar şüa epitaksiyası (MBE)
Kimyəvi proses	Fiziki proses
Bir qaz prekursorunun böyümə kamerasında və ya reaktorda qızdırılan substratla qarşılaşdığı zaman baş verən kimyəvi reaksiya daxildir.	Depozit qoyulacaq material vakuum şəraitində qızdırılır
İncə film böyümə prosesinin dəqiq nəzarəti	Yetişən qatın qalınlığına və tərkibinə dəqiq nəzarət
Yüksək keyfiyyətli epitaksial təbəqələr tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur	Çox incə epitaksial təbəqələr tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur
Ən çox istifadə olunan üsul	Daha bahalı metod

Kimyəvi buxarlanma (CVD) molekulyar şüa epitaxiyası (MBE)

Kimyəvi proses Fiziki proses

Qaz prekursorunun böyümə kamerasında və ya reaktorda qızdırılan substratla qarşılaşdığı zaman baş verən kimyəvi reaksiya daxildir.

Nazik təbəqənin böyüməsi prosesinə dəqiq nəzarət Yetişmiş təbəqənin qalınlığına və tərkibinə dəqiq nəzarət

Yüksək keyfiyyətli epitaksial təbəqələr tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur Çox incə epitaksial təbəqələr tələb olunan tətbiqlərdə istifadə olunur

Ən çox istifadə edilən üsul Daha bahalı üsul

Epitaksiya prosesi yarımkeçiricilərin istehsalında mühüm əhəmiyyət kəsb edir; performansını optimallaşdırır

Yarımkeçirici qurğular və inteqrasiya olunmuş sxemlər. Cihazın keyfiyyətinə, xüsusiyyətlərinə və elektrik performansına təsir edən yarımkeçirici cihaz istehsalında əsas proseslərdən biridir.