ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ການ​ກະ​ກຽມ epitaxy Silicon(Si​)​

ຊິລິໂຄນ(Si) epitaxyເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ການ​ກະ​ກຽມ​

ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ແມ່ນຫຍັງ?

·ວັດສະດຸໄປເຊຍກັນອັນດຽວບໍ່ສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການຜະລິດອຸປະກອນ semiconductor ຕ່າງໆທີ່ມີການຂະຫຍາຍຕົວ. ໃນຕອນທ້າຍຂອງ 1959, ເປັນຊັ້ນບາງໆຂອງໄປເຊຍກັນດຽວເຕັກໂນໂລຊີການຂະຫຍາຍຕົວຂອງວັດສະດຸ - ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ໄດ້ຖືກພັດທະນາ.

ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Epitaxial ແມ່ນການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊັ້ນຂອງວັດສະດຸທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນໄປເຊຍກັນທີ່ໄດ້ຖືກປຸງແຕ່ງຢ່າງລະມັດລະວັງໂດຍການຕັດ, ຂັດ, ແລະຂັດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂບາງຢ່າງ. ເນື່ອງຈາກຊັ້ນຜະລິດຕະພັນດຽວທີ່ປູກແມ່ນສ່ວນຂະຫຍາຍຂອງແຜ່ນຮອງພື້ນ, ຊັ້ນວັດສະດຸທີ່ປູກແມ່ນເອີ້ນວ່າຊັ້ນ epitaxial.

ການຈັດປະເພດໂດຍຄຸນສົມບັດຂອງຊັ້ນ epitaxial

·epitaxy ທີ່ເປັນມູນເຊື້ອ: ໄດ້ຊັ້ນ epitaxialແມ່ນຄືກັນກັບວັດສະດຸ substrate, ເຊິ່ງຮັກສາຄວາມສອດຄ່ອງຂອງວັດສະດຸແລະຊ່ວຍໃຫ້ບັນລຸໂຄງສ້າງຜະລິດຕະພັນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າ.

·epitaxy ເຊື້ອສາຍພັນ: ໄດ້ຊັ້ນ epitaxialແມ່ນແຕກຕ່າງຈາກວັດສະດຸ substrate. ໂດຍການເລືອກຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ເຫມາະສົມ, ເງື່ອນໄຂການຂະຫຍາຍຕົວສາມາດຖືກປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດແລະລະດັບການນໍາໃຊ້ຂອງວັດສະດຸສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້, ແຕ່ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ນໍາມາໂດຍເສັ້ນດ່າງທີ່ບໍ່ກົງກັນແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ.

ການຈັດປະເພດໂດຍຕໍາແຫນ່ງອຸປະກອນ

epitaxy ໃນທາງບວກ: ຫມາຍເຖິງການສ້າງຕັ້ງຂອງຊັ້ນ epitaxial ເທິງວັດສະດຸ substrate ໃນລະຫວ່າງການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ແລະອຸປະກອນແມ່ນເຮັດຢູ່ໃນຊັ້ນ epitaxial.

Reverse epitaxy: ກົງກັນຂ້າມກັບ epitaxy ໃນທາງບວກ, ອຸປະກອນໄດ້ຖືກຜະລິດໂດຍກົງກ່ຽວກັບ substrate, ໃນຂະນະທີ່ຊັ້ນ epitaxy ແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນໂຄງສ້າງອຸປະກອນ.

ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງທັງສອງໃນການຜະລິດ semiconductor ແມ່ນຂຶ້ນກັບຄຸນສົມບັດວັດສະດຸທີ່ຕ້ອງການແລະຄວາມຕ້ອງການການອອກແບບອຸປະກອນ, ແລະແຕ່ລະຄົນແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການໄຫຼຂອງຂະບວນການທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະຄວາມຕ້ອງການດ້ານວິຊາການ.

ການຈັດປະເພດໂດຍວິທີການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial

· ໂດຍກົງ epitaxy ແມ່ນວິທີການນໍາໃຊ້ຄວາມຮ້ອນ, ການຖິ້ມລະເບີດຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຫຼືພາກສະຫນາມໄຟຟ້າພາຍນອກເພື່ອເຮັດໃຫ້ປະລໍາມະນູອຸປະກອນການຈະເລີນເຕີບໂຕໄດ້ຮັບພະລັງງານພຽງພໍ, ແລະໂດຍກົງເຄື່ອນຍ້າຍແລະເງິນຝາກຢູ່ດ້ານ substrate ການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ສໍາເລັດ, ເຊັ່ນ: ການຝາກສູນຍາກາດ, sputtering, sublimation, ແລະອື່ນໆ. . ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ວິທີການນີ້ມີຄວາມຕ້ອງການທີ່ເຄັ່ງຄັດກ່ຽວກັບອຸປະກອນ. ຄວາມຕ້ານທານແລະຄວາມຫນາຂອງຮູບເງົາມີຄວາມຊ້ໍາກັນທີ່ບໍ່ດີ, ດັ່ງນັ້ນມັນບໍ່ໄດ້ຖືກໃຊ້ໃນການຜະລິດຊິລິໂຄນ epitaxial.

· epitaxy ໂດຍທາງອ້ອມແມ່ນການນໍາໃຊ້ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີໃນການຝາກແລະການຂະຫຍາຍຕົວຊັ້ນ epitaxial ເທິງຫນ້າດິນ substrate, ຊຶ່ງເອີ້ນວ່າຢ່າງກວ້າງຂວາງການ deposition vapor ເຄມີ (CVD). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຮູບເງົາບາງໆທີ່ປູກໂດຍ CVD ແມ່ນບໍ່ຈໍາເປັນຜະລິດຕະພັນດຽວ. ດັ່ງນັ້ນ, ເວົ້າຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ມີພຽງແຕ່ CVD ທີ່ເຕີບໂຕຮູບເງົາດຽວແມ່ນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial. ວິທີການນີ້ມີອຸປະກອນທີ່ງ່າຍດາຍ, ແລະຕົວກໍານົດການຕ່າງໆຂອງຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນງ່າຍຕໍ່ການຄວບຄຸມແລະມີການເຮັດເລື້ມຄືນທີ່ດີ. ໃນປັດຈຸບັນ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊິລິໂຄນ epitaxial ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ວິທີການນີ້.

ປະເພດອື່ນໆ

·ອີງຕາມວິທີການຂົນສົ່ງປະລໍາມະນູຂອງວັດສະດຸ epitaxy ກັບ substrate, ມັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນ epitaxy ສູນຍາກາດ, epitaxy ໄລຍະອາຍແກັສ, ໄລຍະຂອງແຫຼວ epitaxy (LPE), ແລະອື່ນໆ.

·ອີງຕາມຂະບວນການການປ່ຽນແປງໄລຍະ, epitaxy ສາມາດແບ່ງອອກເປັນepitaxy ໄລຍະອາຍແກັສ, epitaxy ໄລຍະຂອງແຫຼວ, ແລະepitaxy ໄລຍະແຂງ.

ບັນຫາຖືກແກ້ໄຂໂດຍຂະບວນການ epitaxial

·ເມື່ອເທກໂນໂລຍີການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊິລິໂຄນ epitaxial ເລີ່ມຕົ້ນ, ມັນແມ່ນເວລາທີ່ການຜະລິດ transistor ທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງແລະພະລັງງານສູງຂອງຊິລິໂຄນປະສົບກັບຄວາມຫຍຸ້ງຍາກ. ຈາກທັດສະນະຂອງຫຼັກການຂອງ transistor, ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບຄວາມຖີ່ສູງແລະພະລັງງານສູງ, ແຮງດັນການທໍາລາຍຕົວເກັບລວບລວມຕ້ອງສູງແລະຄວາມຕ້ານທານຂອງຊຸດຕ້ອງມີຂະຫນາດນ້ອຍ, ນັ້ນແມ່ນ, ການຫຼຸດລົງແຮງດັນການອີ່ມຕົວຕ້ອງມີຂະຫນາດນ້ອຍ. ອະດີດຕ້ອງການຄວາມຕ້ານທານຂອງວັດສະດຸພື້ນທີ່ເກັບໄດ້ສູງ, ໃນຂະນະທີ່ອັນສຸດທ້າຍຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມຕ້ານທານຂອງວັດສະດຸພື້ນທີ່ເກັບລວບລວມຕ່ໍາ, ແລະທັງສອງແມ່ນກົງກັນຂ້າມ. ຖ້າຄວາມຕ້ານທານຊຸດໄດ້ຖືກຫຼຸດລົງໂດຍການເຮັດໃຫ້ຄວາມຫນາຂອງວັດສະດຸພື້ນທີ່ເກັບລວບລວມ, ແຜ່ນ silicon wafer ຈະບາງເກີນໄປແລະມີຄວາມອ່ອນແອທີ່ຈະດໍາເນີນການ. ຖ້າຄວາມຕ້ານທານຂອງວັດສະດຸຫຼຸດລົງ, ມັນຈະກົງກັນຂ້າມກັບຄວາມຕ້ອງການທໍາອິດ. ເທກໂນໂລຍີ Epitaxial ໄດ້ແກ້ໄຂຄວາມຫຍຸ້ງຍາກນີ້ຢ່າງສໍາເລັດຜົນ.

ການແກ້ໄຂ:

·ຂະຫຍາຍຊັ້ນ epitaxial ທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານສູງຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່າທີ່ສຸດ, ແລະຜະລິດອຸປະກອນໃນຊັ້ນ epitaxial. ຊັ້ນ epitaxial ຄວາມຕ້ານທານສູງຮັບປະກັນວ່າທໍ່ມີແຮງດັນທີ່ແຕກຫັກສູງ, ໃນຂະນະທີ່ຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕ່ໍາຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານຂອງ substrate ແລະການຫຼຸດລົງຂອງແຮງດັນການອີ່ມຕົວ, ດັ່ງນັ້ນການແກ້ໄຂຄວາມຂັດແຍ້ງລະຫວ່າງສອງ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ເທກໂນໂລຍີ epitaxial ເຊັ່ນ vapor phase epitaxy, liquid phase epitaxy, molecular beam epitaxy, and metal organic compound vapor phase epitaxy of 1-V family, 1-V family, and other compound semiconductor material such as GaAs ຍັງໄດ້ຮັບການພັດທະນາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ແລະໄດ້ກາຍເປັນເຕັກໂນໂລຊີຂະບວນການທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ສໍາລັບການຜະລິດໄມໂຄເວຟຫຼາຍທີ່ສຸດແລະອຸປະກອນ optoelectronic.

ໂດຍສະເພາະ, ການນໍາໃຊ້ສົບຜົນສໍາເລັດຂອງ beam ໂມເລກຸນແລະອາຍແກັສອິນຊີໂລຫະphase epitaxy ໃນຊັ້ນບາງໆ ultra-thin, superlattices, quantum wells, superlattices strained, ແລະ atomic-level epitaxy ຊັ້ນບາງໆໄດ້ວາງພື້ນຖານສໍາລັບການພັດທະນາພາກສະຫນາມໃຫມ່ຂອງການຄົ້ນຄວ້າ semiconductor, "ວິສະວະກໍາແຖບ".

ລັກສະນະຂອງການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial

(1) ຊັ້ນ epitaxial ຄວາມຕ້ານທານສູງ (ຕ່ໍາ) ສາມາດປູກ epitaxially ເທິງຊັ້ນຮອງຕ້ານທານຕ່ໍາ (ສູງ).

(2) N(P) ຊັ້ນ epitaxial ສາມາດປູກໄດ້ຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ P(N) ເພື່ອປະກອບເປັນ PN junctions ໂດຍກົງ. ບໍ່ມີບັນຫາການຊົດເຊີຍໃນເວລາທີ່ເຮັດ PN junctions ໃນ substrates ດຽວໂດຍການແຜ່ກະຈາຍ.

(3) ປະສົມປະສານກັບເທກໂນໂລຍີຫນ້າກາກ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ການຄັດເລືອກສາມາດດໍາເນີນຢູ່ໃນເຂດທີ່ກໍານົດໄວ້, ສ້າງເງື່ອນໄຂສໍາລັບການຜະລິດຂອງວົງຈອນປະສົມປະສານແລະອຸປະກອນທີ່ມີໂຄງສ້າງພິເສດ.

(4) ປະເພດແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ຕາມຄວາມຕ້ອງການໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ epitaxial. ການປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສາມາດເປັນທັນທີທັນໃດຫຼືຄ່ອຍໆ.

(5) ຊັ້ນບາງໆຂອງທາດປະສົມຫຼາຍຊັ້ນ, ຫຼາຍຊັ້ນ, ຫຼາຍຊັ້ນທີ່ມີອົງປະກອບທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້.

(6) ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Epitaxial ສາມາດດໍາເນີນຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າຈຸດລະລາຍຂອງວັດສະດຸ. ອັດຕາການເຕີບໂຕແມ່ນສາມາດຄວບຄຸມໄດ້, ແລະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ຂອງຄວາມຫນາຂອງປະລໍາມະນູສາມາດບັນລຸໄດ້.

ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial

(1​) ດ້ານ​ຄວນ​ຈະ​ແປ​ແລະ​ສົດ​ໃສ​, ໂດຍ​ບໍ່​ມີ​ຂໍ້​ບົກ​ພ່ອງ​ຂອງ​ຫນ້າ​ດິນ​ເຊັ່ນ​: ຈຸດ​ທີ່​ສົດ​ໃສ​, pits​, fog stains ແລະ​ເສັ້ນ​ເລື່ອນ​.

(2) ຄວາມສົມບູນໄປເຊຍກັນດີ, dislocation ຕ່ໍາແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຜິດພາດ stacking. ສໍາລັບຊິລິຄອນ epitaxy, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ຄວນຈະຫນ້ອຍກ່ວາ 1000 / cm2, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຄວາມຜິດພາດ stacking ຄວນຈະຫນ້ອຍກ່ວາ 10 / cm2, ແລະຫນ້າດິນຄວນຈະຍັງຄົງສົດໃສຫຼັງຈາກ corroded ໂດຍການແກ້ໄຂອາຊິດ chromic etching.

(3) ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ impurity ພື້ນຖານຂອງຊັ້ນ epitaxial ຄວນຈະຕ່ໍາແລະການຊົດເຊີຍຫນ້ອຍຄວນຈະຕ້ອງການ. ຄວາມບໍລິສຸດຂອງວັດຖຸດິບຄວນຈະສູງ, ລະບົບຄວນໄດ້ຮັບການຜະນຶກເຂົ້າກັນໄດ້ດີ, ສະພາບແວດລ້ອມຄວນຈະສະອາດ, ແລະການດໍາເນີນງານຄວນຈະເຂັ້ມງວດເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການລວມເອົາ impurities ຕ່າງປະເທດເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນ epitaxial.

(4) ສໍາລັບ epitaxy heterogeneous, ອົງປະກອບຂອງຊັ້ນ epitaxial ແລະ substrate ຄວນມີການປ່ຽນແປງຢ່າງກະທັນຫັນ (ຍົກເວັ້ນຄວາມຕ້ອງການຂອງການປ່ຽນແປງອົງປະກອບຊ້າ) ແລະການແຜ່ກະຈາຍເຊິ່ງກັນແລະກັນຂອງອົງປະກອບລະຫວ່າງຊັ້ນ epitaxial ແລະ substrate ຄວນໄດ້ຮັບການຫຼຸດລົງ.

(5) ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ doping ຄວນໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດແລະແຈກຢາຍຢ່າງເທົ່າທຽມກັນເພື່ອໃຫ້ຊັ້ນ epitaxial ມີຄວາມຕ້ານທານເປັນເອກະພາບທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ. ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງມີຄວາມຕ້ານທານຂອງwafers epitaxialການປູກໃນ furnace ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນ furnace ດຽວກັນຄວນຈະສອດຄ່ອງ.

(6) ຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ຄວນຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ, ມີຄວາມເປັນເອກະພາບທີ່ດີແລະເຮັດຊ້ໍາໄດ້.

(7) ຫຼັງຈາກການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ໃນ substrate ທີ່ມີຊັ້ນຝັງ, ການບິດເບືອນຮູບແບບຂອງຊັ້ນຝັງແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍ.

(8) ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງ wafer epitaxial ຄວນຈະມີຂະຫນາດໃຫຍ່ເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ເພື່ອຄວາມສະດວກໃນການຜະລິດອຸປະກອນຈໍານວນຫລາຍແລະຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.

(9) ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງຊັ້ນປະສົມ semiconductor epitaxialແລະ heterojunction epitaxy ແມ່ນດີ.