Жартылай өткізгіш эпитаксиялық процесс дегеніміз не?

Интегралды схемаларды немесе жартылай өткізгішті құрылғыларды тамаша кристалды негіз қабатында құру өте қолайлы. Theэпитаксия(epi) жартылай өткізгіш өндірісіндегі процесс бір кристалды субстратқа әдетте шамамен 0,5-тен 20 микронға дейінгі жұқа бір кристалды қабатты қоюды мақсат етеді. Эпитаксия процесі жартылай өткізгіш құрылғыларды өндірудегі маңызды қадам болып табылады, әсіресе кремний пластинасын өндіруде.

Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі эпитаксия (эпи) процесі

Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі эпитаксияға шолу

Бұл не? Жартылай өткізгіштерді өндірудегі эпитаксистік (эпи) процесс кристалды субстраттың үстінде берілген бағдарда жұқа кристалдық 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.

Процесс Theэпитаксияпроцесс сол материалдың субстратында жоғары тазалықтағы эпитаксиалды қабаттардың өсуіне мүмкіндік береді. Кейбір жартылай өткізгішті материалдарда, мысалы, гетерекоммуникациялық 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

Бұл не? Жартылай өткізгіштерді өндірудегі эпитаксистік (эпи) процесс кристалдық субстраттың үстінде берілген бағдарда жұқа кристалдық қабаттың өсуіне мүмкіндік береді.

Жартылай өткізгіштерді өндірудегі мақсат, эпитаксистік процестің мақсаты - құрылғы арқылы тасымалданатын электрондарды тиімдірек ету. Жартылай өткізгіш құрылғылардың құрылысында құрылымды нақтылау және біркелкі ету үшін эпитаксистік қабаттар енгізіледі.

Эпитаксия процесі бір материалдың субстратында жоғары тазалықтағы эпитаксиалды қабаттардың өсуіне мүмкіндік береді. Кейбір жартылай өткізгішті материалдарда, мысалы, гетерекоммуникациялық 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 эпитаксиалды процестердің түрлері

Эпитаксиалды процесте өсу бағыты астындағы субстрат кристалымен анықталады. Шөгінділердің 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

СипаттамаларыГомоэпитаксия Гетероэпитаксия

Өсу қабаттары Эпитаксиалды өсу қабаты субстрат қабатымен бірдей материал Эпитаксиалды өсу қабаты субстрат қабатынан басқа материал.

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

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

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

Эпи процестерінің екі түрі

Сипаттамалары Гомоэпитаксия Гетероэпитаксия

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.

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

Факторлардың сипаттамасы

Температура Эпитаксия жылдамдығына және эпитаксиалды қабаттың тығыздығына әсер етеді. Эпитаксия процесіне қажетті температура бөлме температурасынан жоғары және мән эпитаксияның 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.

Қажетті орын Эпитаксистік процесс кристалдың дұрыс орнында өсуі керек. 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.

Фактор сипаттамасы

Температура Эпитаксия жылдамдығына және эпитаксиалды қабаттың тығыздығына әсер етеді. Эпитаксиалды процеске қажетті температура бөлме температурасынан жоғары, ал мән эпитаксиалды түрге 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.

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. Жалпы эпитаксиалды қабаттың тығыздығы жоғарыда аталған факторларға байланысты өзгереді. Эпитаксиальды 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.

Эпитаксия процесінің әдістері

Эпитаксияның бірнеше әдістері бар:сұйық фаза эпитаксисі (LPE), гибридті бу фаза эпитаксисі, қатты фаза эпитаксисі,атом қабатының тұнбасы, химиялық булардың тұндыру, молекулярлық сәуле эпитаксисі, және т.б. Екі эпитаксистік процесті салыстырайық: CVD және MBE.

Химиялық булардың тұндыру (CVD) Молекулярлық сәуле эпитаксисі (MBE)

Химиялық процесс Физикалық процесс

Өсу камерасында немесе реакторда газ прекурсоры қыздырылған субстратпен кездескен кезде 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 Қымбатырақ әдіс

Химиялық процесс Физикалық процесс

Өсу камерасында немесе реакторда газ прекурсоры қыздырылған субстратпен кездескен кезде болатын химиялық реакцияны қамтиды Шөгілетін материал вакуум жағдайында қызады.

Жұқа қабықтың өсу процесін дәл бақылау Өскен қабаттың қалыңдығы мен құрамын дәл бақылау

Жоғары сапалы эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қолданбаларда қолданылады Өте жұқа эпитаксиалды қабаттарды қажет ететін қолданбаларда қолданылады

Ең жиі қолданылатын әдіс Қымбатырақ әдіс

Жартылай өткізгіштерді өндіруде эпитаксистік процесс өте маңызды; өнімділігін оңтайландырады

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