Yarımkeçirici epitaksiya prosesi nədir?

İnteqral sxemlər və ya yarımkeçirici cihazları mükəmməl kristal əsas təbəqədə qurmaq idealdır. TheepitaksiyaYarımkeçiricilərin istehsalında (epi) prosesi təkkristal substrat üzərində adətən təxminən 0,5 ilə 20 mikron arasında olan incə tək kristal təbəqəni çökdürmək məqsədi daşıyır. Epitaksiya prosesi yarımkeçirici cihazların istehsalında, xüsusən 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 bir istiqamətdə 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.

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 material təbəqəsini yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məhz epitaksiya prosesi yüksək qatqılı material təbəqəsi üzərində aşağı sıxlıqlı aşqarlanmış təbəqə yetişdirməyə imkan verir.

Yarımkeçiricilərin istehsalında epitaksiya prosesinin icmalı

Bu nədir Yarımkeçiricilərin istehsalında epitaksiya (epi) prosesi kristal substratın üstündə verilmiş oriyentasiyada nazik kristal təbəqənin 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 material təbəqəsini yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məhz epitaksiya prosesi yüksək qatqılı material təbəqəsi üzərində aşağı sıxlıqlı qatqılı təbəqəni yetişdirməyə imkan verir.

Yarımkeçiricilər istehsalında epitaksial proseslərin növləri

Epitaksial prosesdə böyümə istiqaməti altında yatan substrat kristalı ilə müəyyən edilir. Çöküntünün təkrarlanmasından asılı olaraq, bir və ya bir neçə epitaksial təbəqə ola bilər. Epitaksial proseslər kimyəvi tərkibi və quruluşu ilə əsas substratdan eyni və ya fərqli olan nazik material təbəqələrini yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Epi prosesinin iki növü

XüsusiyyətlərHomoepitaksiya Heteroepitaksiya

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

Kristal quruluş 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 yüksək təmizlikli silisiumun epitaksial böyüməsi Silikon substratda qallium arsenidinin epitaksial böyüməsi

Tətbiqlər Müxtəlif qatqı səviyyəli təbəqələr və ya daha az təmiz substratlar üzərində təmiz filmlər tələb edən yarımkeçirici cihaz strukturları Fərqli materiallardan təbəqələr tələb edən və ya monokristal kimi əldə edilə bilməyən materialların kristal təbəqələrinin qurulmasını tələb edən yarımkeçirici cihaz strukturları

Epi Proseslərin İki Növü

Xüsusiyyətlər Homoepitaksis Heteroepitaksi

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 yüksək saflıqda silisiumun epitaksial böyüməsi Silikon substratda qallium arsenidinin epitaksial böyüməsi

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

Yarımkeçiricilərin istehsalında epitaksial proseslərə təsir edən amillər

Faktorların təsviri

Temperatur Epitaksiya sürətinə və epitaksial təbəqənin sıxlığına təsir edir. Epitaksiya prosesi üçün tələb olunan temperatur otaq temperaturundan yüksəkdir və qiymət epitaksiyanın növündən asılıdır.

Təzyiq Epitaksiya sürətinə və epitaksial təbəqənin sıxlığına təsir edir.

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 Epitaksiya dərəcəsinə və epitaksial təbəqənin sıxlığına təsir göstərir. Epitaksial proses üçün tələb olunan temperatur otaq temperaturundan yüksəkdir və dəyəri epitaksiya 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.

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

Epitaksial sıxlıq və sürət

Epitaksial böyümənin sıxlığı epitaksial böyümə təbəqəsində materialın vahid həcminə düşən atomların sayıdır. Temperatur, təzyiq və yarımkeçirici substratın növü kimi amillər epitaksial böyüməyə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, epitaksial təbəqənin sıxlığı yuxarıda göstərilən amillərlə dəyişir. Epitaksial təbəqənin böyümə sürətinə epitaksiya dərəcəsi deyilir.

Epitaksiya düzgün yerdə və oriyentasiyada yetişdirilirsə, böyümə sürəti yüksək olacaq və əksinə. Epitaksial təbəqənin sıxlığı kimi, epitaksiya dərəcəsi də temperatur, təzyiq və substrat materialının növü kimi fiziki amillərdən asılıdır.

Epitaksial sürət yüksək temperaturda və aşağı təzyiqdə artır. Epitaksiya dərəcəsi həmçinin substrat strukturunun oriyentasiyasından, reaktivlərin konsentrasiyasından və istifadə olunan böyümə texnikasından asılıdır.

Epitaksiya Prosesi Metodları

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

Kimyəvi buxar çökməsi (CVD) Molekulyar şüa epitaksisi (MBE)

Kimyəvi proses Fiziki proses

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

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 edilən üsul Daha bahalı üsul

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 inteqral sxemlər. Yarımkeçirici cihaz istehsalında cihazın keyfiyyətinə, xüsusiyyətlərinə və elektrik performansına təsir edən əsas proseslərdən biridir.