Паходжанне назвы «Эпітаксіяльная пласціна»
Падрыхтоўка пласціны складаецца з двух асноўных этапаў: падрыхтоўкі падкладкі і працэсу эпітаксіі. Падкладка зроблена з паўправадніковага монакрысталічнага матэрыялу і звычайна апрацоўваецца для вытворчасці паўправадніковых прыбораў. Ён таксама можа падвяргацца эпітаксіяльнай апрацоўцы для фарміравання эпітаксіяльнай пласціны. Эпітаксія адносіцца да працэсу вырошчвання новага монакрысталічнага пласта на старанна апрацаванай монакрышталічнай падкладцы. Новы монакрышталь можа быць з таго ж матэрыялу, што і падкладка (гамагенная эпітаксія), або з іншага матэрыялу (гетэрагенная эпітаксія). Паколькі новы крышталічны пласт расце ў адпаведнасці з арыентацыяй крышталя падкладкі, яго называюць эпітаксіяльным пластом. Пласціна з эпітаксіяльным пластом называецца эпітаксіяльнай пласцінай (эпітаксіяльная пласціна = эпітаксіяльны пласт + падкладка). Прылады, вырабленыя на эпітаксіяльным пласце, называюцца "прамой эпітаксіяй", у той час як прылады, вырабленыя на падкладцы, называюцца "зваротнай эпітаксіяй", дзе эпітаксіяльны пласт служыць толькі апорай.
Гамагенная і гетэрагенная эпітаксія
▪Гамагенная эпітаксія:Эпітаксійны пласт і падкладка зроблены з аднаго і таго ж матэрыялу: напрыклад, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.
▪Гетэрагенная эпітаксія:Эпітаксійны пласт і падкладка зроблены з розных матэрыялаў: напрыклад, Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC і інш.
Паліраваныя вафлі
Якія праблемы вырашае эпітаксія?
Адных масавых монакрышталічных матэрыялаў недастаткова для задавальнення ўсё больш складаных патрабаванняў вырабу паўправадніковых прыбораў. Таму ў канцы 1959 года была распрацавана тэхніка росту тонкага монакрышталя, вядомая як эпітаксія. Але як менавіта эпітаксіяльная тэхналогія дапамагла прасоўванню матэрыялаў? Што тычыцца крэмнію, распрацоўка крэмніевай эпітаксіі адбылася ў крытычны момант, калі выраб высокачашчынных і магутных крамянёвых транзістараў сутыкнуўся са значнымі цяжкасцямі. З пункту гледжання транзістарных прынцыпаў, дасягненне высокай частаты і магутнасці патрабуе, каб напружанне прабоя вобласці калектара было высокім, а паслядоўнае супраціўленне - нізкім, што азначае, што напружанне насычэння павінна быць малым. Для першага патрабуецца высокае ўдзельнае супраціўленне матэрыялу калектара, а для другога - нізкае ўдзельнае супраціўленне, што стварае супярэчнасць. Памяншэнне таўшчыні вобласці калектара для памяншэння паслядоўнага супраціўлення зробіць крамянёвую пласціну занадта тонкай і далікатнай для апрацоўкі, а зніжэнне ўдзельнага супраціўлення будзе супярэчыць першаму патрабаванню. Развіццё эпітаксіяльнай тэхналогіі паспяхова вырашыла гэтую праблему. Рашэнне заключалася ў тым, каб вырасціць эпітаксіяльны пласт з высокім удзельным супрацівам на падкладцы з нізкім удзельным супрацівам. Прылада выраблена на эпітаксіяльным слоі, які забяспечвае высокае напружанне прабоя транзістара, у той час як падкладка з нізкім удзельным супрацівам зніжае базавы супраціў і зніжае напружанне насычэння, вырашаючы супярэчнасць паміж двума патрабаваннямі.
Акрамя таго, эпітаксіяльныя тэхналогіі для складаных паўправаднікоў III-V і II-VI, такіх як GaAs, GaN і іншых, у тым ліку парафазная і вадкасная эпітаксія, атрымалі значны прагрэс. Гэтыя тэхналогіі сталі неабходнымі для вытворчасці многіх мікрахвалевых, оптаэлектронных і сілавых прылад. У прыватнасці, такія метады, як малекулярна-прамянёвая эпітаксія (MBE) і металаарганічнае хімічнае нанясенне з пара (MOCVD), былі паспяхова прыменены да тонкіх слаёў, звышрашотак, квантавых ям, напружаных звышрашотак і тонкіх эпітаксіяльных слаёў атамнага маштабу, закладваючы трывалую аснову для распрацоўка новых паўправадніковых галін, такіх як «зонная інжынерыя».
У практычных прымяненнях большасць шыроказонных паўправадніковых прыбораў вырабляюцца на эпітаксіяльных пластах, прычым такія матэрыялы, як карбід крэмнію (SiC), выкарыстоўваюцца выключна ў якасці падкладак. Такім чынам, кантроль эпітаксійнага пласта з'яўляецца найважнейшым фактарам у прамысловасці шыроказонных паўправаднікоў.
Тэхналогія эпітаксіі: сем асноўных функцый
1. Эпітаксія можа вырасціць пласт з высокім (або нізкім) удзельным супраціўленнем на падкладцы з нізкім (або высокім) удзельным супраціўленнем.
2. Эпітаксія дазваляе нарошчваць эпітаксіяльныя слаі тыпу N (або P) на падкладках тыпу P (або N), непасрэдна фармуючы PN-пераход без праблем з кампенсацыяй, якія ўзнікаюць пры выкарыстанні дыфузіі для стварэння PN-пераходу на монакрышталічнай падкладцы.
3. У спалучэнні з тэхналогіяй маскі селектыўны эпітаксійны рост можа быць выкананы ў пэўных галінах, што дазваляе вырабляць інтэгральныя схемы і прылады са спецыяльнай структурай.
4. Эпітаксіяльны рост дазваляе кантраляваць тыпы і канцэнтрацыі допінгу з магчымасцю дасягнення рэзкіх або паступовых змен канцэнтрацыі.
5. Эпітаксія дазваляе вырошчваць гетэрагенныя, шматслойныя, шматкампанентныя злучэнні з розным складам, у тым ліку звыштонкія пласты.
6. Эпітаксійны рост можа адбывацца пры тэмпературах ніжэй за тэмпературу плаўлення матэрыялу з кантралюемай хуткасцю росту, што забяспечвае дакладнасць таўшчыні пласта на атамным узроўні.
7. Эпітаксія дазваляе вырошчваць монакрышталічныя слаі матэрыялаў, якія немагчыма ўцягнуць у крышталі, такія як GaN і трайныя/чацвярцічныя складаныя паўправаднікі.
Розныя эпітаксіяльныя пласты і эпітаксіяльныя працэсы
Падводзячы вынік, эпітаксіяльныя пласты прапануюць больш лёгка кантраляваную і дасканалую крышталічную структуру, чым аб'ёмныя падкладкі, што спрыяльна для распрацоўкі перадавых матэрыялаў.
Час публікацыі: 24 снежня 2024 г