Νέα

Ποια είναι η επιταξιακή διαδικασία;

Επισκόπηση των επιταξιακών διαδικασιών


Ο όρος "επιταξία" προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις "Epi", "που σημαίνει" επάνω "και" ταξί "," που σημαίνει "διαταγμένη", υποδεικνύοντας την διατεταγμένη φύση της κρυσταλλικής ανάπτυξης. Η επιταξία είναι μια κρίσιμη διαδικασία στην κατασκευή ημιαγωγών, αναφερόμενη στην ανάπτυξη ενός λεπτού κρυσταλλικού στρώματος σε ένα κρυσταλλικό υπόστρωμα. Η διαδικασία επιταξίας (EPI) στην κατασκευή ημιαγωγών στοχεύει στην εναπόθεση ενός λεπτού στρώματος μονού κρυστάλλου, συνήθως περίπου 0,5 έως 20 μικρά, σε ένα μόνο κρύσταλλο υπόστρωμα. Η διαδικασία EPI είναι ένα σημαντικό βήμα στην κατασκευή συσκευών ημιαγωγών, ειδικά στοδισκίο πυριτίουκατασκεύασμα.


Η επιταξία επιτρέπει την εναπόθεση λεπτών μεμβρανών που είναι εξαιρετικά διατεταγμένες και μπορούν να προσαρμοστούν για συγκεκριμένες ηλεκτρονικές ιδιότητες. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για τη δημιουργία συσκευών ημιαγωγών υψηλής ποιότητας, όπως δίοδοι, τρανζίστορ και ολοκληρωμένα κυκλώματα.


VeTek Semiconductor Epitaxial Growth Process


Types of Epitaxy


Στη διαδικασία επιταξίας, ο προσανατολισμός της ανάπτυξης καθορίζεται από τον υποκείμενο κρύσταλλο βάσης.  Μπορεί να υπάρχει είτε ένα είτε πολλά στρώματα επιταξίας ανάλογα με την επανάληψη της εναπόθεσης. Η διαδικασία επιταξίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σχηματίσει ένα λεπτό στρώμα υλικού που μπορεί να είναι είτε το ίδιο είτε διαφορετικό από το υποκείμενο υπόστρωμα όσον αφορά τη χημική σύνθεση και τη δομή. Η επιταξία μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο βασικές κατηγορίες με βάση τη σχέση μεταξύ του υποστρώματος και του επιταξιακού στρώματος:ΟμοεπιδαξίακαιΕτεροεξία.


Στη συνέχεια, θα αναλύσουμε τις διαφορές μεταξύ της ομοεπιδαξίας και της ετεροεπικαλινής από τέσσερις διαστάσεις: στρώμα καλλιέργειας, κρυσταλλική δομή και πλέγμα, παράδειγμα και εφαρμογή:


● ΟμοεπιδαξίαΑυτό συμβαίνει όταν το επιταξιακό στρώμα είναι κατασκευασμένο από το ίδιο υλικό με το υπόστρωμα.


✔ Grown Layer: Το στρώμα που καλλιεργείται επιταξικά είναι του ίδιου υλικού με το στρώμα του υποστρώματος.

✔ κρυσταλλική δομή και πλέγμα: Η κρυσταλλική δομή και η σταθερά πλέγματος του υποστρώματος και του επιταξιακού στρώματος είναι η ίδια.

✔ Παράδειγμα: Επιταξιακή ανάπτυξη εξαιρετικά καθαρού πυριτίου πάνω από πυρίτιο του υποστρώματος.

✔ Εφαρμογή: Κατασκευή συσκευών ημιαγωγών όπου απαιτούνται στρώματα διαφορετικών επιπέδων ντόπινγκ ή καθαρές μεμβράνες σε υποστρώματα που είναι λιγότερο καθαρά.


● Ετεροεπικαλινά: Αυτό περιλαμβάνει διαφορετικά υλικά που χρησιμοποιούνται για το στρώμα και το υπόστρωμα, όπως η καλλιέργεια αρσενίου γαλλίου αλουμινίου (AlgaAs) σε αρσενίδιο γαλλίου (GAAs). Η επιτυχημένη ετεροεπικοινωνία απαιτεί παρόμοιες κρυσταλλικές δομές μεταξύ των δύο υλικών για την ελαχιστοποίηση των ελαττωμάτων.


Epitaxially growing gallium arsenide on a silicon substrate


✔ Grown Layer: Το στρώμα που καλλιεργείται επιταξικά είναι διαφορετικού υλικού από το στρώμα του υποστρώματος.

✔ κρυσταλλική δομή και πλέγμα: Η κρυσταλλική δομή και η σταθερά πλέγματος του υποστρώματος και του επιταξιακού στρώματος είναι διαφορετικές.

✔ Παράδειγμα: Επιταξικά αναπτυσσόμενο αρσενίδιο γαλλίου σε υπόστρωμα πυριτίου.

✔ Εφαρμογή: Κατασκευή συσκευών ημιαγωγών όπου χρειάζονται στρώματα διαφορετικών υλικών ή για την κατασκευή ενός κρυσταλλικού μεμβράνης ενός υλικού που δεν είναι διαθέσιμο ως μόνο κρύσταλλο.


Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία EPI στην κατασκευή ημιαγωγών:


Θερμοκρασία: Επηρεάζει τον ρυθμό επιταξίας και την επιταξιακή πυκνότητα στρώματος. Η θερμοκρασία που απαιτείται για τη διαδικασία επιταξίας είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία δωματίου και η τιμή εξαρτάται από τον τύπο της επιταξίας.

Πίεση: Επηρεάζει τον ρυθμό επιταξίας και την επιταξιακή πυκνότητα στρώματος.

Ελαττώματα: Τα ελαττώματα της επιταξίας οδηγούν σε ελαττωματικές πλακές. Οι φυσικές συνθήκες που απαιτούνται για τη διαδικασία EPI θα πρέπει να διατηρηθούν για μη καθοριστική επιταξιακή ανάπτυξη στρώματος.

Επιθυμητή θέση: Η επιταξιακή ανάπτυξη θα πρέπει να βρίσκεται στις σωστές θέσεις στον κρύσταλλο. Οι περιοχές που πρέπει να αποκλειστούν από την επιταξιακή διαδικασία θα πρέπει να κινηματογραφούνται σωστά για να αποφευχθεί η ανάπτυξη.

Αυτοθεραπεία: Καθώς η διαδικασία επιταξίας διεξάγεται σε υψηλές θερμοκρασίες, τα άτομα του ντόπου μπορεί να είναι ικανά να φέρουν παραλλαγές στο υλικό.


Επιταξιακές τεχνικές ανάπτυξης


Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την εκτέλεση της διαδικασίας επιταξίας: επιταξία υγρής φάσης, επιταξία φάσης υβριδικών ατμών, επιταξία στερεάς φάσης, εναπόθεση στρώματος ατόμου, εναπόθεση χημικών ατμών, επιταξία μοριακής δέσμης κ.λπ. Ας συγκρίνουμε τις δύο διαδικασίες επιταξίας: CVD και MBE.


Χημική εναπόθεση ατμών (CVD)
Επιταξία μοριακής δέσμης (MBE)
Χημική διαδικασία
Φυσική διαδικασία
Περιλαμβάνει μια χημική αντίδραση που λαμβάνει χώρα όταν οι αέρια πρόδρομοι πληρούν το θερμαινόμενο υπόστρωμα στον θάλαμο ανάπτυξης ή τον αντιδραστήρα
Το υλικό που πρόκειται να κατατεθεί θερμαίνεται υπό συνθήκες κενού
Ακριβής έλεγχος της διαδικασίας ανάπτυξης ταινιών
Ακριβής έλεγχος του πάχους του στρώματος ανάπτυξης και της σύνθεσης
Που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που απαιτούν επιταξιακό στρώμα υψηλής ποιότητας
Που απασχολούνται σε εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετικά λεπτό επιταξιακό στρώμα
Συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη μέθοδος
Ακριβός


Επιταξιακές λειτουργίες ανάπτυξης


Τρόποι ανάπτυξης επιταξίας: Η επιταξιακή ανάπτυξη μπορεί να συμβεί μέσω διαφορετικών τρόπων, οι οποίες επηρεάζουν τον τρόπο διαμόρφωσης των επιπέδων:


Cross-section views of the three primary modes of thin-film growth


✔ (α) Volmer-Weber (VW): Χαρακτηρίζεται από τρισδιάστατη ανάπτυξη του νησιού όπου εμφανίζεται η πυρήνωση πριν από τον σχηματισμό συνεχούς φιλμ.


✔ (β)Frank-Van der Merwe (FM): Περιλαμβάνει ανάπτυξη με στρώμα, προώθηση ομοιόμορφου πάχους.


✔ (γ) Οι πλευρικοί Κραστάνες (SK): Ένας συνδυασμός VW και FM, ξεκινώντας από την ανάπτυξη στρώματος που μεταβαίνει σε σχηματισμό νησιών μετά από ένα κρίσιμο πάχος.


Η σημασία της ανάπτυξης επιταξίας στην κατασκευή ημιαγωγών


Η επιταξία είναι ζωτικής σημασίας για την ενίσχυση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων των ημιαγωγών. Η ικανότητα ελέγχου των προφίλ του ντόπινγκ και η επίτευξη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών υλικού καθιστά την επιταξία απαραίτητη στα σύγχρονα ηλεκτρονικά.

Επιπλέον, οι επιταξιακές διεργασίες είναι όλο και πιο σημαντικές στην ανάπτυξη αισθητήρων υψηλής απόδοσης και ηλεκτρονικών ισχύος, αντανακλώντας τις συνεχιζόμενες εξελίξεις στην τεχνολογία ημιαγωγών. Την ακρίβεια που απαιτείται για τον έλεγχο των παραμέτρων όπωςθερμοκρασία, πίεση και ρυθμός ροής αερίουΚατά τη διάρκεια της επιταξιακής ανάπτυξης είναι κρίσιμη για την επίτευξη κρυσταλλικών στρωμάτων υψηλής ποιότητας με ελάχιστα ελαττώματα.


Σχετικά Νέα
X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept