Teknologi persiapan epitaksi silikon(Si).

Silicon (Si) epitaxyteknologi preparation

Apa pertumbuhan epitaxial?

· Bahan kristal tunggal ora bisa nyukupi kabutuhan produksi macem-macem piranti semikonduktor. Ing pungkasan taun 1959, lapisan tipis sakakristal tunggalteknologi wutah materi - wutah epitaxial dikembangaké.

Wutah epitaxial yaiku kanggo tuwuh lapisan materi sing nyukupi syarat ing substrat kristal tunggal sing wis diproses kanthi ati-ati kanthi nglereni, nggiling, lan polishing ing kahanan tartamtu. Amarga lapisan produk tunggal sing ditanam minangka tambahan saka kisi substrat, lapisan materi sing ditanam diarani lapisan epitaxial.

Klasifikasi miturut sifat lapisan epitaxial

·Epitaksi homogen: Inglapisan epitaxialpadha karo materi substrat, sing njaga konsistensi materi lan mbantu entuk struktur produk lan sifat listrik sing berkualitas.

·Epitaksi heterogen: Inglapisan epitaxialbeda karo materi substrat. Kanthi milih substrat sing cocog, kahanan wutah bisa dioptimalake lan sawetara aplikasi materi bisa ditambahi, nanging tantangan sing digawa dening mismatch kisi lan beda ekspansi termal kudu diatasi.

Klasifikasi miturut posisi piranti

Epitaksi positif: nuduhake tatanan lapisan epitaxial ing materi substrat sajrone wutah kristal, lan piranti kasebut digawe ing lapisan epitaxial.

Epitaxy mbalikke: Beda karo epitaksi positif, piranti kasebut digawe langsung ing substrat, nalika lapisan epitaxial dibentuk ing struktur piranti.

Beda aplikasi: Aplikasi loro ing manufaktur semikonduktor gumantung marang sifat materi sing dibutuhake lan syarat desain piranti, lan saben cocog kanggo aliran proses lan syarat teknis sing beda.

Klasifikasi kanthi metode pertumbuhan epitaxial

· Epitaxy langsung minangka cara nggunakake pemanasan, pamboman elektron utawa medan listrik eksternal kanggo nggawe atom materi sing akeh entuk energi sing cukup, lan langsung migrasi lan deposit ing permukaan substrat kanggo ngrampungake pertumbuhan epitaxial, kayata deposisi vakum, sputtering, sublimasi, lsp. Nanging, cara iki nduweni syarat sing ketat babagan peralatan. Resistivitas lan kekandelan film kasebut ora bisa diulang, mula durung digunakake ing produksi epitaxial silikon.

· Epitaksi ora langsung yaiku panggunaan reaksi kimia kanggo nyimpen lan nuwuhake lapisan epitaxial ing permukaan substrat, sing umume diarani deposisi uap kimia (CVD). Nanging, film tipis sing ditanam dening CVD ora kudu dadi produk siji. Mulane, kanthi tegas, mung CVD sing tuwuh siji film yaiku pertumbuhan epitaxial. Cara iki nduweni peralatan sing prasaja, lan macem-macem paramèter lapisan epitaxial luwih gampang dikontrol lan bisa diulang kanthi apik. Saiki, wutah epitaxial silikon utamane nggunakake metode iki.

kategori liyane

· Miturut cara ngangkut atom bahan epitaxial menyang landasan, bisa dipérang dadi epitaxy vakum, epitaksi fase gas, epitaksi fase cair (LPE), lsp.

· Miturut proses owah-owahan fase, epitaksi bisa dipérang dadiepitaksi fase gas, epitaksi fase cair, lanepitaksi fase padat.

Masalah ditanggulangi kanthi proses epitaxial

· Nalika teknologi wutah silikon epitaxial wiwit, iku wektu nalika silikon dhuwur-frekuensi lan dhuwur-daya manufaktur transistor pinanggih kangelan. Saka perspektif prinsip transistor, kanggo entuk frekuensi dhuwur lan daya dhuwur, voltase breakdown kolektor kudu dhuwur lan resistance seri kudu cilik, yaiku, gulung voltase jenuh kudu cilik. Tilas mbutuhake resistivitas materi area kolektor dadi dhuwur, dene sing terakhir mbutuhake resistivitas materi area kolektor dadi kurang, lan loro kasebut kontradiktif. Yen resistance seri wis suda dening thinning kekandelan saka materi wilayah Penagih, wafer silikon bakal banget lancip lan pecah kanggo diproses. Yen resistivity materi wis suda, iku bakal mbantah syarat pisanan. Teknologi epitaxial wis sukses ngrampungake kesulitan iki.

Solusi:

· Tuwuh lapisan epitaxial kanthi resistensi dhuwur ing substrat kanthi resistivitas sing sithik, lan gawe piranti kasebut ing lapisan epitaxial. Lapisan epitaxial resistivitas dhuwur njamin yen tabung duwe voltase rusak sing dhuwur, dene landasan resistensi rendah nyuda resistensi substrat lan penurunan tegangan jenuh, saéngga ngrampungake kontradiksi ing antarane loro kasebut.

Kajaba iku, teknologi epitaxial kayata epitaksi fase uap, epitaksi fase cair, epitaksi sinar molekul, lan epitaksi fase uap senyawa organik logam saka kulawarga 1-V, kulawarga 1-V, lan bahan semikonduktor senyawa liyane kayata GaAs uga wis dikembangake banget. lan wis dadi teknologi proses indispensable kanggo Pabrik paling gelombang mikro lanpiranti optoelektronik.

Utamane, aplikasi sukses sinar molekul lanuap organik logamfase epitaksi ing lapisan ultra-tipis, superlattices, sumur kuantum, superlattices tegang, lan epitaxy lapisan tipis tingkat atom wis glethakaken dhasar kanggo pangembangan lapangan anyar riset semikonduktor, "band engineering".

Karakteristik wutah epitaxial

(1) Lapisan epitaxial tahan dhuwur (kurang) bisa ditanam kanthi epitaxial ing substrat tahan (dhuwur).

(2) N(P) lapisan epitaxial bisa thukul ing substrat P(N) kanggo langsung mbentuk PN junctions. Ora ana masalah ganti rugi nalika nggawe persimpangan PN ing substrat tunggal kanthi difusi.

(3) Digabungake karo teknologi topeng, wutah epitaxial selektif bisa ditindakake ing wilayah sing ditemtokake, nggawe kahanan kanggo produksi sirkuit terpadu lan piranti kanthi struktur khusus.

(4) Jinis lan konsentrasi doping bisa diganti yen perlu nalika wutah epitaxial. Owah-owahan konsentrasi bisa tiba-tiba utawa bertahap.

(5) Lapisan ultra-tipis saka senyawa heterogen, multi-lapisan, multi-komponen kanthi komponen variabel bisa ditanam.

(6) Wutah epitaxial bisa ditindakake ing suhu ngisor titik leleh materi. Tingkat wutah bisa dikontrol, lan wutah epitaxial saka kekandelan skala atom bisa digayuh.

Requirements kanggo wutah epitaxial

(1) Lumahing kudu warata lan padhang, tanpa cacat lumahing kayata bintik padhang, pit, reregetan kabut lan garis slip.

(2) Integritas kristal sing apik, dislokasi sing kurang lan kapadhetan kesalahan tumpukan. Kanggoepitaksi silikon, Kapadhetan dislokasi kudu kurang saka 1000 / cm2, Kapadhetan fault tumpukan kudu kurang saka 10 / cm2, lan lumahing kudu tetep padhang sawise kang corroded dening solusi etching asam kromat.

(3) Konsentrasi impurity latar mburi lapisan epitaxial kudu kurang lan kurang kompensasi kudu dibutuhake. Kemurnian bahan mentah kudu dhuwur, sistem kudu disegel kanthi apik, lingkungane kudu resik, lan operasi kudu ketat kanggo nyegah penggabungan impurities manca menyang lapisan epitaxial.

(4) Kanggo epitaksi heterogen, komposisi lapisan epitaxial lan substrate kudu diganti kanthi tiba-tiba (kajaba syarat owah-owahan komposisi sing alon) lan difusi bebarengan komposisi antarane lapisan epitaxial lan substrat kudu diminimalisir.

(5) Konsentrasi doping kudu dikontrol kanthi ketat lan disebarake kanthi merata supaya lapisan epitaxial nduweni resistensi seragam sing cocog karo syarat. Sampeyan dibutuhake yen resistivity sakawafer epitaxialthukul ing pawon beda ing pawon padha kudu konsisten.

(6) Kekandelan lapisan epitaxial kudu nyukupi syarat, kanthi seragam lan bisa diulang.

(7) Sawise wutah epitaxial ing substrat karo lapisan dikubur, distorsi pola lapisan disarèkaké cilik banget.

(8) Dhiameter wafer epitaxial kudu dadi gedhe kanggo nggampangake produksi massal piranti lan nyuda biaya.

(9) Stabilitas termal sakalapisan epitaxial semikonduktor senyawalan heterojunction epitaxy apik.