Жартылай өткізгіш эпитаксиялық процесс дегеніміз не?

Керемет кристалды базалық қабатта интегралды схемалар немесе жартылай өткізгіш құрылғыларды салу өте ыңғайлы. Таэпитаксия(EPI) жартылай өткізгішті өндірісінде процесс, әдетте, шамамен 0,5-тен 20 микрон, бір кристалды субстратқа салынады. Эпитакси процесі жартылай өткізгіш құрылғыларды, әсіресе кремний вафли өндірісіндегі маңызды қадам болып табылады.

Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі эпитаксиялық (эпи) процесс

Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі эпитаксияға шолу
Бұл не	Жартылай өткізгіш өндірісіндегі эпитакси (EPI) процесі кристалды субстраттың үстіндегі бос кристалды қабаттың өсуіне мүмкіндік береді.
Нысана	Жартылай өткізгішті өндіруде эпитаксиялық процестің мақсаты электрондарды құрылғы арқылы тиімдірек тасымалдау болып табылады. Жартылай өткізгіш құрылғылардың құрылысында құрылымды нақтылау және біркелкі ету үшін эпитаксистік қабаттар енгізіледі.
Процесс	Эпитакси процесі бірдей материалдың субстратында эпитаксиальды қабаттардың жоғарылауына мүмкіндік береді. Кейбір жартылай өткізгіш материалдарда, мысалы, гетерофолярлы транзисторлар (HBTS) немесе металл оксидтерінің жартылай өткізгіш өрісінің транзисторлары (MOSFETS) (MOSFET), эпитакси процесі субстраттан өзгеше болуы керек. Бұл эпитакси процесі, бұл өте доптикалық материалдардың қабатындағы төмен тығыздыққа арналған қабатты өсіруге мүмкіндік береді.

Жартылай өткізгіш өндірісіндегі эпитаксиге шолу

Жартылай өткізгіш өндірісіндегі эпитакссия (EPI) процесі кристалды субстраттың үстіндегі жіңішке кристалды қабаттың өсуіне мүмкіндік береді.

Мақсат Жартылай өткізгіштерді өндіруде эпитаксистік процестің мақсаты электрондарды құрылғы арқылы тиімдірек тасымалдау болып табылады. Жартылай өткізгіш құрылғылардың құрылысында құрылымды нақтылау және біркелкі ету үшін эпитаксистік қабаттар енгізіледі.

Процесті өңдеңізэпитаксияпроцесс сол материалдың субстратында жоғары тазалықтағы эпитаксиалды қабаттардың өсуіне мүмкіндік береді. Кейбір жартылай өткізгішті материалдарда, мысалы, гетеройыстық биполярлы транзисторлар (HBTs) немесе металл оксиді жартылай өткізгіш өріс эффектісі транзисторлары (MOSFETs) эпитаксистік процесс субстраттан өзгеше материал қабатын өсіру үшін қолданылады. Бұл жоғары легирленген материал қабатында тығыздығы төмен легирленген қабатты өсіруге мүмкіндік беретін эпитаксистік процесс.

Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі эпитаксия процесіне шолу

Жартылай өткізгіш өндірісіндегі эпитакси (EPI) процесі кристалды субстраттың үстіндегі жіңішке кристалды қабаттың өсуіне мүмкіндік береді.

Жартылай өткізгішті өндірістегі мақсат, эпитакси процесінің мақсаты - электрондарды құрылғы арқылы тиімдірек ету. Жартылай өткізгіш құрылғылардың құрылысында эпитакси қабаттары нақтылауға және құрылымды формаға енгізуге кіреді.

Эпитаксия процесі бір материалдың субстратында жоғары тазалықтағы эпитаксиалды қабаттардың өсуіне мүмкіндік береді. Кейбір жартылай өткізгішті материалдарда, мысалы, гетеройыстық биполярлы транзисторлар (HBTs) немесе металл оксиді жартылай өткізгіш өріс эффектісі транзисторлары (MOSFETs) эпитаксистік процесс субстраттан өзгеше материал қабатын өсіру үшін қолданылады. Дәл жоғары легирленген материал қабатында тығыздығы төмен легирленген қабатты өсіруге мүмкіндік беретін эпитаксистік процесс.

Жартылай өткізгіш өндірісіндегі эпитаксиальды процестердің түрлері

Эпитаксиалды процесте өсу бағыты астындағы субстрат кристалымен анықталады. Тұндырудың қайталануына байланысты бір немесе бірнеше эпитаксиалды қабаттар болуы мүмкін. Эпитаксиалды процестерді астындағы субстраттан химиялық құрамы мен құрылымы бойынша бірдей немесе әртүрлі материалдың жұқа қабаттарын қалыптастыру үшін қолдануға болады.

Epi процесінің екі түрі
Сипаттамасы	Homoэпитаксия	Гетероэпитаксия
Өсу қабаттары	Эпитаксиалды өсу қабаты субстрат қабаты сияқты материал болып табылады	Эпитаксиалды өсу қабаты субстрат қабатынан басқа материал болып табылады
Кристалл құрылымы және тор	Субстрат пен эпитаксиальды қабаттың кристалды құрылымы мен торы бірдей	Субстрат пен эпитаксиальды қабаттың кристалды құрылымы мен торы әр түрлі
Мысалдар	Силикон субстратындағы жоғары тазалық кремнийінің эпитаксиалды өсуі	Галлий арсенидінің кремний субстратындағы эпитаксиалды өсуі
Қолданбалар	Таза субстраттарда әр түрлі допинг деңгейі немесе таза қабықшалардың қабаттарын қажет ететін жартылай өткізгіш құрылғы құрылымдары	Жартылай өткізгіш құрылғы құрылымдары әр түрлі материалдардың қабаттарын қажет ететін немесе бір кристалдар ретінде алынатын материалдардың кристалды қабықшалары

Epi процесінің екі түрі

СипаттамаларыГомоэпитаксия Гетероэпитаксия

Өсудің қабаттары Эпитаксиальды өсу қабаты субстрат қабаты сияқты материал - эпитаксиальды өсу қабаты - субстрат қабатынан басқа материалдар

Кристалл құрылымы мен торы, субстрат құрылымы және торлы және эпитаксилі қабат және эпитаксиальды қабат, субстрат құрылымы мен субстрат және эпитаксиальды қабат әр түрлі

Мысалдар кремний субстратындағы жоғары таза кремнийдің эпитаксиалды өсуі кремний субстратындағы галлий арсенидінің эпитаксиалды өсуі

Әр түрлі допинг деңгейлерінің немесе таза пленкеттердің қабаттарын қажет ететін жартылай өткізгіш құрылғы құрылымдары, әр түрлі материалдардың қабаттарын қажет ететін жартылай өткізгіш құрылғы құрылымдары және бір кристалдар ретінде алынатын кристалды кинофильмдер

Эпи процестерінің екі түрі

Хомоэпитакси гетероепитакси сипаттамалары

Өсу қабаты Эпитаксиалды өсу қабаты субстрат қабатымен бірдей материал болып табылады Эпитаксиалды өсу қабаты субстрат қабатынан басқа материал

Кристалл құрылымы және тор Астар мен эпитаксиалды қабаттың кристалдық құрылымы мен тор константасы бірдей.

Силикон субстратындағы жоғары тазалық кремнийінің эпитаксиалды өсуінің мысалдары Силиконның галлий-арсендидінің эпитаксиалды өсуі

Қолданулар Әртүрлі қоспа деңгейлерінің қабаттарын немесе таза қабықшаларды қажет ететін жартылай өткізгіш құрылғы құрылымдары Әртүрлі материалдардың қабаттарын қажет ететін немесе монокристалдар ретінде алынбайтын материалдардың кристалды қабықшаларын құрайтын жартылай өткізгіш құрылғы құрылымдары

Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі эпитаксиалды процестерге әсер ететін факторлар

 

Факторлар	Сипаттама
Температура	Эпитакси жылдамдығы мен эпитаксиальды қабат тығыздығына әсер етеді. Эпитакси процесі үшін қажет температура бөлме температурасынан жоғары, ал мәні эпитакси түріне байланысты.
Қысым	Эпитакси жылдамдығы мен эпитаксиальды қабат тығыздығына әсер етеді.
Ақаулар	Эпитаксиядағы ақаулар ақаулы пластинкаларға әкеледі. Эпитаксиялық қабаттың ақаусыз өсуі үшін эпитаксистік процеске қажетті физикалық жағдайлар сақталуы керек.
Қажетті позиция	Эпитаксия процесі кристалдың дұрыс орнында өсуі керек. Процесс кезінде өсу қажет емес жерлер өсуді болдырмау үшін дұрыс жабылуы керек.
Өзін-өзі допинг	Эпитаксия процесі жоғары температурада орындалатындықтан, қоспа атомдары материалда өзгерістерге әкелуі мүмкін.

Факторлардың сипаттамасы

Температура эпитакси жылдамдығына және эпитаксиальды қабат тығыздығына әсер етеді. Эпитакси процесі үшін қажет температура бөлме температурасынан жоғары, ал мәні эпитакси түріне байланысты.

Қысым Эпитаксия жылдамдығына және эпитаксиалды қабаттың тығыздығына әсер етеді.

Ақаулар Эпитаксиядағы ақаулар ақаулы пластинкаларға әкеледі. Эпитаксиялық қабаттың ақаусыз өсуі үшін эпитаксистік процеске қажетті физикалық жағдайлар сақталуы керек.

Қалаған позиция Эпитакси процесі кристалдың дұрыс күйінде өсуі керек. Өсім кезінде қалаған жерлер өсудің алдын алу үшін тиісті түрде жабылуы керек.

Өзін-өзі легирлеу Эпитаксия процесі жоғары температурада орындалатындықтан, қоспа атомдары материалда өзгерістерге әкелуі мүмкін.

Фактордың сипаттамасы

Температура эпитакси мөлшерлемесіне және эпитаксиальды қабаттың тығыздығына әсер етеді. Эпитаксиальды процеске қажетті температура бөлме температурасынан жоғары, ал мәні эпитакси түріне байланысты.

Қысым эпитакси жылдамдығы мен эпитаксиальды қабат тығыздығына әсер етеді.

Ақаулар Эпитаксиядағы ақаулар ақаулы пластинкаларға әкеледі. Эпитаксиялық қабаттың ақаусыз өсуі үшін эпитаксистік процеске қажетті физикалық жағдайлар сақталуы керек.

Қажетті орын Эпитаксия процесі кристалдың дұрыс орнында өсуі керек. Бұл процесс кезінде өсу қажет емес жерлер өсуді болдырмау үшін дұрыс жабылуы керек.

Өзін-өзі легирлеу Эпитаксия процесі жоғары температурада орындалатындықтан, қоспа атомдары материалда өзгерістерге әкелуі мүмкін.

Эпитаксияның тығыздығы және жылдамдығы

Эпитаксиалды өсудің тығыздығы деп эпитаксиалды өсу қабатындағы материал көлемінің бірлігіне келетін атомдар санын айтады. Температура, қысым және жартылай өткізгіш субстрат түрі сияқты факторлар эпитаксиалды өсуге әсер етеді. Әдетте эпитаксиалды қабаттың тығыздығы жоғарыда аталған факторларға байланысты өзгереді. Эпитаксиалды қабаттың өсу жылдамдығын эпитаксиялық жылдамдық деп атайды.

Егер эпитаксиді дұрыс жерде және бағытта өсірсе, өсу қарқыны жоғары және керісінше болады. Эпитаксиалды қабаттың тығыздығына ұқсас, эпитаксияның жылдамдығы температура, қысым және субстрат материалының түрі сияқты физикалық факторларға байланысты.

Эпитаксия жылдамдығы жоғары температурада және төмен қысымда артады. Эпитаксия жылдамдығы субстрат құрылымының бағытына, әрекеттесуші заттардың концентрациясына және қолданылатын өсу техникасына байланысты.

Эпитакси процесінің әдістері

Эпитаксидің бірнеше әдістері бар:сұйық фаза эпитаксисі (LPE), гибридті бу фаза эпитаксисі, қатты фаза эпитаксисі,Атомдық қабатты тұндыру, Химиялық будың тұнбасы, молекулярлық сәуле эпитаксисі, және т.б. Екі эпитаксистік процесті салыстырайық: CVD және MBE.

Химиялық будың тұнбасы (CVD) молекулалық сәулелер эпитаксиясы (MBE)

Химиялық процесс Физикалық процесс

Газ прекурсоры өсу камерасында немесе реакторда қыздырылған субстратпен кездескен кезде пайда болатын химиялық реакцияны қамтиды Шөгілетін материал вакуум жағдайында қызады.

Қабықшаның өсу процесін дәл бақылау Өскен қабаттың қалыңдығы мен құрамын дәл бақылау

Жоғары сапалы эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қолданбалар үшін Өте жұқа эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қолданбалар үшін

Ең жиі қолданылатын әдіс көп қымбат әдіс

Химиялық будың тұнбасы (CVD)	Молекулярлық сәуле эпитаксисі (MBE)
Химиялық процесс	Физикалық процесс
Өсу камерасында немесе реакторда газ прекурсоры қыздырылған субстратпен кездескен кезде пайда болатын химиялық реакцияны қамтиды.	Кепілдейтін материал вакуумдық жағдай бойынша жылытылады
Жұқа қабықтың өсу процесін дәл бақылау	Өскен қабаттың қалыңдығы мен құрамының дәл бақылауы
Жоғары сапалы эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қолданбаларда қолданылады	Өте жұқа эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қолданбаларда қолданылады
Ең жиі қолданылатын әдіс	Қымбатырақ әдіс

Химиялық будың тұнбасы (CVD) молекулалық сәулелер эпитаксиясы (MBE)

Химиялық процесс Физикалық процесс

Газ алқабы өсу камерасында немесе реакторда жылытылатын субстратпен кездескен кезде пайда болатын химиялық реакцияны қамтиды, олар вакуумдық жағдайларға сәйкес келеді

Жіңішке қабаттылықты дәл бақылау Тегіс қабаттың қалыңдығының және құрамының дәлелі

Эпитаксиальды қабаттарды қажет ететін қосымшаларда қолданылатын жоғары сапалы эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қосымшаларда қолданылады

Ең жиі қолданылатын әдіс көп қымбат әдіс

Жартылай өткізгіш өндірісінде эпитакси процесі өте маңызды; Бұл өнімділікті оңтайландырады

жартылай өткізгіш құрылғылар және интегралдық схемалар. Бұл құрылғының сапасына, сипаттамаларына және электрлік өнімділігіне әсер ететін жартылай өткізгіш құрылғыларды өндірудегі негізгі процестердің бірі.