Kakšen je epitaksialni postopek?

Pregled epitaksialnih procesov

Izraz "epitaxy" izhaja iz grških besed "EPI", kar pomeni "na" "in" taksiji ", kar pomeni" urejene ", kar kaže na urejeno naravo kristalne rasti. Epitaxy je ključni postopek pri izdelavi polprevodnikov, ki se nanaša na rast tanke kristalne plasti na kristalni podlagi. Proces epitaksija (EPI) v izdelavi polprevodnikov želi na en kristalni substrat vstaviti fino plast posameznega kristala, običajno približno 0,5 do 20 mikronov. Proces EPI je pomemben korak pri proizvodnji polprevodniških naprav, zlasti vSilicijeva rezinaizdelava.

Epitaxy omogoča odlaganje tankih filmov, ki so zelo urejeni in jih je mogoče prilagoditi za specifične elektronske lastnosti. Ta postopek je bistven za ustvarjanje kakovostnih polprevodniških naprav, kot so diode, tranzistorji in integrirana vezja.

Vrste epitaksije

V procesu epitaksija je orientacija rasti določena z osnovnim kristalom.  Obstajajo lahko ena ali številna plast epitaksije, odvisno od ponovitve odlaganja. Proces epitaksi lahko uporabimo tako, da tvori tanko plast materiala, ki je lahko enak ali drugačen od osnovnega substrata glede na kemijsko sestavo in strukturo. Epitaxy lahko razvrstimo v dve glavni kategoriji na podlagi razmerja med substratom in epitaksialnim slojem:HomoepitaxyinHeteroepitaxy.

Nato bomo analizirali razlike med homoepitaksijo in heteroepitaksijo iz štirih dimenzij: priravna plast, kristalna struktura in rešetka, primer in uporaba:

● Homoepitaxy: To se zgodi, ko je epitaksialna plast narejena iz istega materiala kot substrat.

✔ Zravna plast: Epitaksialno gojena plast je istega materiala kot plast substrata.

✔ Kristalna struktura in rešetka: Kristalna struktura in konstanta rešetke substrata in epitaksialne plasti sta enaka.

✔ primer: Epitaksialna rast zelo čistega silicija nad substratnim silicijem.

✔ Uporaba: Konstrukcija polprevodniških naprav, kjer so potrebne plasti različnih ravni dopinga, ali čisti filmi na podlagah, ki so manj čisti.

● Heteroepitaxy: To vključuje različne materiale, ki se uporabljajo za plast in substrat, na primer rastoči aluminijev galijev arsenid (algaas) na galijevem arsenidu (GAAS). Uspešna heteroepitaksija zahteva podobne kristalne strukture med obema materialom, da se čim bolj zmanjša.

✔ Zravna plast: Epitaksialno gojena plast je drugačnega materiala kot podlaga.

✔ Kristalna struktura in rešetka: Kristalna struktura in konstanta rešetke substrata in epitaksialne plasti sta različna.

✔ primer: Epitaksično rastoči galijev arsenid na silicijevi podlagi.

✔ Uporaba: Konstrukcija polprevodniških naprav, kjer so potrebne plasti različnih materialov ali za izdelavo kristalnega filma materiala, ki ni na voljo kot en sam kristal.

Dejavniki, ki vplivajo na proces EPI pri izdelavi polprevodnikov:

✔ Temperatura: Vpliva na hitrost epitaksije in gostoto epitaksialne plasti. Temperatura, potrebna za postopek epitaksije, je višja od sobne temperature, vrednost pa je odvisna od vrste epitaksije.

✔ Pritisk: Vpliva na hitrost epitaksije in gostoto epitaksialne plasti.

✔ Pomanjkljivosti: Napake v epitaksiji vodijo do napačnih rezin. Fizične pogoje, potrebne za postopek EPI, je treba vzdrževati za ne-defenty Epitaxial Last Last.

✔ Želeni položaj: Epitaksialna rast mora biti v pravilnem položaju na kristalu. Regije, ki jih je treba izključiti iz epitaksialnega procesa, je treba pravilno spraviti, da se prepreči rast.

✔ Avtodoping: Ker se postopek epitaksija izvaja pri visokih temperaturah, lahko atomi dopatov lahko prinesejo razlike v materialu.

Epitaksialne tehnike rasti

Obstaja več metod za izvedbo procesa epitaksije: tekoča fazna epitaksija, hibridna epitaksija parna faza, epitaksija v trdni fazi, odlaganje atomske plasti, odlaganje kemičnih hlapov, molekularni žarek epitaksija itd. Primerjajmo dva procesa epitaksije: CVD in MBE.

Načini epitaksialne rasti

Načini rasti epitaxy: Epitaksialna rast se lahko zgodi z različnimi načini, ki vplivajo na oblikovanje plasti:

✔ (a) Volmer-Weber (VW): Za katero je značilna tridimenzionalna rast otoka, kjer se pojavi nukleacija pred neprekinjeno tvorbo filma.

✔ (b)Frank-van der Merwe (FM): Vključuje rast plasti po plasti, kar spodbuja enakomerno debelino.

✔ (c) Stranski-Krastanov (SK): Kombinacija VW in FM, začenši z rastjo plasti, ki po doseganju kritične debeline prehaja v tvorbo otokov.

Pomen Epitaxy Growth je v proizvodnji polprevodnikov

Epitaxy je ključnega pomena za izboljšanje električnih lastnosti polprevodniških rezin. Sposobnost nadzora dopinških profilov in doseganja specifičnih materialnih značilnosti je v sodobni elektroniki nepogrešljiva epitaksija.

Poleg tega so epitaksialni procesi vse bolj pomembni pri razvoju visokozmogljivih senzorjev in elektronike, kar odraža nenehni napredek v polprevodniški tehnologiji. Natančnost, ki je potrebna pri nadzoru parametrov, kot soTemperatura, tlak in pretok plinaMed epitaksialno rastjo je ključnega pomena za doseganje kakovostnih kristalnih plasti z minimalnimi napakami.