सिलिकन (Si) एपिटेक्सी तयारी प्रविधि

सिलिकन (Si) एपिटेक्सीतयारी प्रविधि

एपिटेक्सियल वृद्धि के हो?

· एकल क्रिस्टल सामग्रीले मात्र विभिन्न अर्धचालक उपकरणहरूको बढ्दो उत्पादनको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन। 1959 को अन्त्यमा, को एक पातलो तहएकल क्रिस्टलभौतिक वृद्धि प्रविधि - epitaxial वृद्धि विकसित भएको थियो।

एपिटेक्सियल ग्रोथ भनेको एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटमा आवश्यकताहरू पूरा गर्ने सामग्रीको तह बढ्नु हो जुन निश्चित अवस्थाहरूमा काटेर, ग्राइन्डिङ र पॉलिश गरेर सावधानीपूर्वक प्रशोधन गरिएको छ। बढेको एकल उत्पादन तह सब्सट्रेट जालीको विस्तार भएकोले, बढेको सामग्री तहलाई एपिटेक्सियल तह भनिन्छ।

epitaxial तह को गुण द्वारा वर्गीकरण

·समरूप एपिटेक्सी: दepitaxial तहसब्सट्रेट सामग्री जस्तै हो, जसले सामग्रीको स्थिरता कायम राख्छ र उच्च गुणस्तरको उत्पादन संरचना र विद्युतीय गुणहरू प्राप्त गर्न मद्दत गर्दछ।

·विषम एपिटेक्सी: दepitaxial तहसब्सट्रेट सामग्री भन्दा फरक छ। उपयुक्त सब्सट्रेट चयन गरेर, वृद्धि अवस्थाहरू अनुकूलित गर्न सकिन्छ र सामग्रीको अनुप्रयोग दायरा विस्तार गर्न सकिन्छ, तर जाली बेमेल र थर्मल विस्तार भिन्नताहरूद्वारा ल्याइएका चुनौतीहरू पार गर्न आवश्यक छ।

उपकरण स्थिति द्वारा वर्गीकरण

सकारात्मक epitaxy: क्रिस्टल वृद्धि को समयमा सब्सट्रेट सामग्री मा एक epitaxial तह को गठन को संदर्भित गर्दछ, र उपकरण epitaxial तह मा बनाइन्छ।

रिभर्स एपिटेक्सी: सकारात्मक एपिटेक्सीको विपरीत, उपकरण सीधा सब्सट्रेटमा निर्मित हुन्छ, जबकि एपिटेक्सियल तह उपकरण संरचनामा बनाइन्छ।

आवेदन भिन्नताहरू: अर्धचालक निर्माणमा दुईको आवेदन आवश्यक सामग्री गुणहरू र उपकरण डिजाइन आवश्यकताहरूमा निर्भर गर्दछ, र प्रत्येक फरक प्रक्रिया प्रवाह र प्राविधिक आवश्यकताहरूको लागि उपयुक्त छ।

एपिटेक्सियल वृद्धि विधि द्वारा वर्गीकरण

· डाइरेक्ट एपिटेक्सी भनेको ताप, इलेक्ट्रोन बमबारी वा बाह्य बिजुली क्षेत्रको प्रयोग गरी बढ्दो सामग्री परमाणुहरूलाई पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त गर्न, र सिधै माइग्रेट गरी सब्सट्रेट सतहमा एपिटेक्सियल वृद्धि पूरा गर्नको लागि जम्मा गर्ने विधि हो, जस्तै भ्याकुम डिपोजिसन, स्पटरिङ, सबलिमिसन, आदि। यद्यपि, यस विधिमा उपकरणहरूमा कडा आवश्यकताहरू छन्। फिल्मको प्रतिरोधात्मकता र मोटाई खराब दोहोर्याउने क्षमता छ, त्यसैले यो सिलिकन एपिटेक्सियल उत्पादनमा प्रयोग गरिएको छैन।

· अप्रत्यक्ष एपिटेक्सी भनेको सब्सट्रेट सतहमा एपिटेक्सियल तहहरू जम्मा गर्न र बढ्नको लागि रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको प्रयोग हो, जसलाई व्यापक रूपमा रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) भनिन्छ। यद्यपि, CVD द्वारा बढेको पातलो फिल्म एउटै उत्पादन मात्र होइन। त्यसकारण, कडाईका साथ भन्नुपर्दा, केवल CVD जसले एकल फिल्म बढाउँछ एपिटेक्सियल वृद्धि हो। यस विधिमा सरल उपकरणहरू छन्, र एपिटाक्सियल तहका विभिन्न प्यारामिटरहरू नियन्त्रण गर्न सजिलो छ र राम्रो दोहोर्याउने क्षमता छ। वर्तमानमा, सिलिकन एपिटेक्सियल वृद्धि मुख्यतया यो विधि प्रयोग गर्दछ।

अन्य कोटीहरू

सब्सट्रेटमा एपिटेक्सियल सामग्रीको परमाणुहरू ढुवानी गर्ने विधि अनुसार, यसलाई भ्याकुम एपिटेक्सी, ग्यास फेज एपिटेक्सी, लिक्विड फेज एपिटेक्सी (एलपीई), आदिमा विभाजन गर्न सकिन्छ।

चरण परिवर्तन प्रक्रिया अनुसार, epitaxy मा विभाजित गर्न सकिन्छग्यास चरण एपिटेक्सी, तरल चरण एपिटेक्सी, रठोस चरण एपिटेक्सी.

epitaxial प्रक्रिया द्वारा समस्या हल

जब सिलिकन एपिटेक्सियल ग्रोथ टेक्नोलोजी सुरु भयो, यो समय थियो जब सिलिकन उच्च-फ्रिक्वेन्सी र उच्च-शक्ति ट्रान्जिस्टर निर्माणले कठिनाइहरूको सामना गर्यो। ट्रान्जिस्टर सिद्धान्तको परिप्रेक्ष्यबाट, उच्च आवृत्ति र उच्च शक्ति प्राप्त गर्न, कलेक्टर ब्रेकडाउन भोल्टेज उच्च हुनुपर्छ र श्रृंखला प्रतिरोध सानो हुनुपर्छ, अर्थात्, संतृप्ति भोल्टेज ड्रप सानो हुनुपर्छ। पहिलेको लागि कलेक्टर क्षेत्र सामग्रीको प्रतिरोधात्मकता उच्च हुन आवश्यक छ, जबकि पछिल्लोलाई कलेक्टर क्षेत्र सामग्रीको प्रतिरोधात्मकता कम हुन आवश्यक छ, र दुई विरोधाभासी छन्। यदि कलेक्टर क्षेत्र सामग्रीको मोटाई पातलो गरेर श्रृंखला प्रतिरोध घटाइयो भने, सिलिकन वेफर प्रशोधन गर्न धेरै पातलो र कमजोर हुनेछ। यदि सामग्रीको प्रतिरोधात्मकता कम भयो भने, यो पहिलो आवश्यकताको विरोधाभास हुनेछ। एपिटेक्सियल टेक्नोलोजीले यो कठिनाई सफलतापूर्वक हल गरेको छ।

समाधान:

अति कम प्रतिरोधात्मकता भएको सब्सट्रेटमा उच्च-प्रतिरोधी एपिटेक्सियल तह बढाउनुहोस्, र एपिटेक्सियल तहमा उपकरण निर्माण गर्नुहोस्। उच्च-प्रतिरोधी एपिटेक्सियल तहले ट्यूबमा उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज छ भनी सुनिश्चित गर्दछ, जबकि कम-प्रतिरोधी सब्सट्रेटले सब्सट्रेटको प्रतिरोध र संतृप्ति भोल्टेज ड्रपलाई कम गर्दछ, यसरी दुई बीचको विरोधाभास समाधान गर्दछ।

थप रूपमा, एपिटेक्सियल टेक्नोलोजीहरू जस्तै वाष्प चरण एपिटेक्सी, तरल चरण एपिटेक्सी, आणविक बीम एपिटाक्सी, र 1-V परिवार, 1-V परिवार, र अन्य मिश्रित अर्धचालक सामग्रीहरू जस्तै GaAs को मेटल अर्गानिक कम्पाउन्ड वाष्प चरण एपिटेक्सी पनि धेरै विकसित गरिएको छ। र अधिकांश माइक्रोवेभ निर्माणको लागि अपरिहार्य प्रक्रिया प्रविधिहरू भएका छन् रओप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू.

विशेष गरी, आणविक बीम को सफल आवेदन रधातु जैविक वाष्पअल्ट्रा-थिन लेयर, सुपरल्याटिसेस, क्वान्टम वेल्स, स्ट्रेन्ड सुपरल्याटिसेस, र एटोमिक-लेभल थिन लेयर एपिटाक्सीमा फेज एपिटेक्सीले अर्धचालक अनुसन्धानको नयाँ क्षेत्र "ब्यान्ड इन्जिनियरिङ" को विकासको लागि जग खडा गरेको छ।

epitaxial वृद्धि को विशेषताहरु

(१) उच्च (निम्न) प्रतिरोधी एपिटेक्सियल तहहरू कम (उच्च) प्रतिरोध सब्सट्रेटहरूमा एपिटेक्सियल रूपमा बढ्न सकिन्छ।

(2) N(P) एपिटेक्सियल तहहरू P(N) सब्सट्रेटहरूमा सीधा PN जंक्शनहरू बनाउन सकिन्छ। प्रसार द्वारा एकल सब्सट्रेटहरूमा PN जंक्शनहरू बनाउँदा कुनै क्षतिपूर्ति समस्या छैन।

(3) मास्क टेक्नोलोजीको साथ संयुक्त, चयनात्मक एपिटेक्सियल वृद्धि निर्दिष्ट क्षेत्रहरूमा गर्न सकिन्छ, विशेष संरचनाहरू सहित एकीकृत सर्किट र उपकरणहरूको उत्पादनको लागि अवस्थाहरू सिर्जना गर्दै।

(4) डोपिङको प्रकार र एकाग्रता एपिटेक्सियल वृद्धिको समयमा आवश्यकता अनुसार परिवर्तन गर्न सकिन्छ। एकाग्रता परिवर्तन अचानक वा क्रमिक हुन सक्छ।

(५) चर कम्पोनेन्ट भएका विषम, बहु-स्तर, बहु-घटक यौगिकहरूको अल्ट्रा-पातलो तहहरू उब्जाउन सकिन्छ।

(6) एपिटेक्सियल वृद्धि सामग्रीको पग्लने बिन्दु भन्दा तलको तापक्रममा गर्न सकिन्छ। वृद्धि दर नियन्त्रण योग्य छ, र परमाणु-स्केल मोटाई को epitaxial वृद्धि हासिल गर्न सकिन्छ।

एपिटेक्सियल वृद्धिको लागि आवश्यकताहरू

(१) सतह समतल र चम्किलो हुनुपर्छ, सतहमा उज्यालो दागहरू, खाडलहरू, कुहिरोको दाग र स्लिप लाइनहरू जस्ता सतही दोषहरू नभएको हुनुपर्छ।

(2) राम्रो क्रिस्टल अखण्डता, कम अव्यवस्था र स्ट्याकिंग दोष घनत्व। को लागीसिलिकन एपिटेक्सी, विस्थापन घनत्व 1000/cm2 भन्दा कम हुनुपर्छ, स्ट्याकिंग दोष घनत्व 10/cm2 भन्दा कम हुनुपर्छ, र सतह क्रोमिक एसिड नक्काशी समाधान द्वारा क्षरण पछि उज्यालो रहनु पर्छ।

(3) एपिटेक्सियल तहको पृष्ठभूमि अशुद्धता एकाग्रता कम हुनुपर्छ र कम क्षतिपूर्ति आवश्यक हुनुपर्छ। कच्चा मालको शुद्धता उच्च हुनुपर्छ, प्रणाली राम्रोसँग बन्द हुनुपर्छ, वातावरण सफा हुनुपर्छ, र एपिटेक्सियल तहमा विदेशी अशुद्धताहरू समावेश हुनबाट बच्नको लागि सञ्चालन कडा हुनुपर्छ।

(4) विषम एपिटाक्सीको लागि, एपिटेक्सियल तह र सब्सट्रेटको संरचना अचानक परिवर्तन हुनुपर्छ (ढिलो संरचना परिवर्तनको आवश्यकता बाहेक) र एपिटेक्सियल तह र सब्सट्रेट बीचको संरचनाको आपसी प्रसारलाई कम गर्नुपर्छ।

(5) डोपिङ एकाग्रतालाई कडाईका साथ नियन्त्रण र समान रूपमा वितरण गरिनुपर्छ ताकि एपिटेक्सियल तहमा आवश्यकताहरू पूरा गर्ने एकसमान प्रतिरोधात्मकता हुन्छ। यसको प्रतिरोधात्मकता आवश्यक छएपिटेक्सियल वेफर्सएउटै भट्टीमा फरक-फरक भट्टीमा उब्जाएको एकरूपता हुनुपर्छ।

(6) epitaxial तह को मोटाई राम्रो एकरूपता र दोहोरिने योग्यता संग आवश्यकताहरु लाई पूरा गर्नुपर्छ।

(7) दफन गरिएको तहको साथ सब्सट्रेटमा एपिटेक्सियल वृद्धि पछि, दफन गरिएको तह ढाँचा विरूपण धेरै सानो हुन्छ।

(8) एपिटेक्सियल वेफरको व्यास यन्त्रहरूको ठूलो उत्पादनलाई सहज बनाउन र लागत कम गर्न सकेसम्म ठूलो हुनुपर्छ।

(९) को थर्मल स्थिरतायौगिक अर्धचालक एपिटेक्सियल तहहरूर heterojunction epitaxy राम्रो छ।