Ngano nga ang mga Semiconductor Device Nanginahanglan usa ka "Epitaxial Layer"

Sinugdanan sa Ngalan nga "Epitaxial Wafer"

Ang pag-andam sa wafer naglangkob sa duha ka nag-unang mga lakang: pag-andam sa substrate ug proseso sa epitaxial. Ang substrate gihimo sa semiconductor nga usa ka kristal nga materyal ug kasagaran giproseso aron makahimo og mga aparato nga semiconductor. Mahimo usab kini nga moagi sa pagproseso sa epitaxial aron mahimong usa ka epitaxial wafer. Epitaxy nagtumong sa proseso sa pagtubo sa usa ka bag-o nga usa ka kristal layer sa usa ka maampingong giproseso nga usa ka kristal substrate. Ang bag-ong single nga kristal mahimo nga parehas nga materyal sama sa substrate (homogeneous epitaxy) o lahi nga materyal (heterogeneous epitaxy). Tungod kay ang bag-ong kristal nga layer motubo nga nahiuyon sa kristal nga oryentasyon sa substrate, kini gitawag nga epitaxial layer. Ang wafer nga adunay epitaxial layer gitawag nga epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate). Ang mga himan nga hinimo sa epitaxial layer gitawag nga "forward epitaxy," samtang ang mga himan nga hinimo sa substrate gitawag nga "reverse epitaxy," diin ang epitaxial layer nagsilbi lamang nga suporta.

Homogeneous ug Heterogenous Epitaxy

▪Homogeneous nga Epitaxy:Ang epitaxial layer ug substrate gihimo sa parehas nga materyal: pananglitan, Si / Si, GaAs / GaAs, GaP / GaP.

▪Heterogenous Epitaxy:Ang epitaxial layer ug substrate gihimo sa lain-laing mga materyales: eg, Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, etc.

Pinasinaw nga mga Wafer

Unsang mga Problema ang Nasulbad sa Epitaxy?

Ang daghang mga materyal nga kristal nga nag-inusara dili igo aron matubag ang labi ka komplikado nga mga panginahanglanon sa paghimo sa aparato nga semiconductor. Busa, sa ulahing bahin sa 1959, ang manipis nga usa ka kristal nga materyal sa pagtubo nga teknik nga nailhan nga epitaxy naugmad. Apan sa unsang paagi ang epitaxial nga teknolohiya espesipikong nakatabang sa pag-uswag sa mga materyales? Alang sa silicon, ang pag-uswag sa silicon epitaxy nahitabo sa usa ka kritikal nga panahon kung ang paghimo sa high-frequency, high-power nga silicon transistors nag-atubang sa daghang mga kalisud. Gikan sa panan-aw sa mga prinsipyo sa transistor, ang pagkab-ot sa taas nga frequency ug gahum nanginahanglan nga ang boltahe sa pagkaguba sa rehiyon sa kolektor taas, ug ang pagsukol sa serye gamay, nagpasabut nga ang boltahe sa saturation kinahanglan gamay. Ang nauna nanginahanglan taas nga resistivity sa materyal nga kolektor, samtang ang ulahi nanginahanglan ubos nga resistivity, nga nagmugna sa usa ka panagsumpaki. Ang pagkunhod sa gibag-on sa rehiyon sa kolektor aron makunhuran ang resistensya sa serye maghimo sa silicon nga wafer nga labi ka nipis ug mahuyang alang sa pagproseso, ug ang pagpaubos sa resistivity mahimong magkasumpaki sa una nga kinahanglanon. Ang pag-uswag sa teknolohiya sa epitaxial malampuson nga nasulbad kini nga isyu. Ang solusyon mao ang pagpatubo sa taas nga resistivity epitaxial layer sa ubos nga resistivity substrate. Ang himan gihimo sa epitaxial layer, nga nagsiguro sa taas nga pagkaguba sa boltahe sa transistor, samtang ang ubos nga resistensya nga substrate nagpamenos sa base nga pagsukol ug nagpaubos sa boltahe sa saturation, nga nagsulbad sa panagsumpaki tali sa duha nga mga kinahanglanon.

Dugang pa, ang mga teknolohiya sa epitaxial para sa III-V ug II-VI compound semiconductors sama sa GaAs, GaN, ug uban pa, lakip na ang vapor phase ug liquid phase epitaxy, nakakita ug mahinungdanong pag-uswag. Kini nga mga teknolohiya nahimong kinahanglanon alang sa paghimo sa daghang mga microwave, optoelectronic, ug mga aparato sa kuryente. Sa partikular, ang mga teknik sama sa molecular beam epitaxy (MBE) ug metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) malampuson nga gigamit sa nipis nga mga layer, superlattices, quantum wells, strained superlattices, ug atomic-scale thin epitaxial layers, nga nagbutang og lig-on nga pundasyon alang sa ang pagpalambo sa bag-ong semiconductor fields sama sa "band engineering."

Sa praktikal nga mga aplikasyon, kadaghanan sa lapad nga bandgap nga mga aparato sa semiconductor gihimo sa mga epitaxial layer, nga adunay mga materyales sama sa silicon carbide (SiC) nga gigamit lamang ingon mga substrate. Busa, ang pagpugong sa epitaxial layer usa ka kritikal nga hinungdan sa lapad nga bandgap nga industriya sa semiconductor.

Teknolohiya sa Epitaxy: Pito ka Pangunang mga Bahin

1. Ang epitaxy mahimong motubo sa taas (o ubos) nga resistivity layer sa ubos (o taas) nga resistivity substrate.

2. Gitugotan sa epitaxy ang pagtubo sa N (o P) nga tipo nga epitaxial layer sa P (o N) nga mga substrate nga tipo, direkta nga nagporma usa ka PN junction nga wala ang mga isyu sa kompensasyon nga mitungha kung gigamit ang pagsabwag aron makahimo usa ka PN junction sa usa ka substrate nga kristal.

3. Kung gihiusa sa teknolohiya sa maskara, ang pinili nga pagtubo sa epitaxial mahimo sa piho nga mga lugar, nga makapahimo sa paghimo sa mga integrated circuit ug mga aparato nga adunay espesyal nga mga istruktura.

4. Ang pagtubo sa epitaxial nagtugot sa pagkontrol sa mga tipo ug konsentrasyon sa doping, nga adunay katakus nga makab-ot ang kalit o hinay-hinay nga mga pagbag-o sa konsentrasyon.

5. Ang epitaxy mahimong motubo nga heterogeneous, multi-layered, multi-component compounds nga adunay variable compositions, lakip ang ultra-thin layers.

6. Ang epitaxial nga pagtubo mahimong mahitabo sa mga temperatura ubos sa pagkatunaw nga punto sa materyal, nga adunay kontrolahon nga pagtubo nga gikusgon, nga nagtugot sa atomic-level nga katukma sa gibag-on sa layer.

7. Ang epitaxy makahimo sa pagtubo sa usa ka kristal nga mga lut-od sa mga materyales nga dili mabira ngadto sa mga kristal, sama sa GaN ug ternary/quaternary compound semiconductors.

Nagkalainlain nga Epitaxial Layers ug Epitaxial nga Proseso

Sa katingbanan, ang mga layer sa epitaxial nagtanyag usa ka labi ka dali nga kontrolado ug perpekto nga istruktura sa kristal kaysa mga bulk substrates, nga mapuslanon alang sa pagpauswag sa mga advanced nga materyales.