Care este procesul epitaxial?

Prezentare generală a proceselor epitaxiale

Termenul „epitaxie” derivă din cuvintele grecești „epi”, „însemnând„ pe ”și„ taxiuri ”, sensul„ ordonat ”, indicând natura ordonată a creșterii cristaline. Epitaxia este un proces crucial în fabricarea semiconductorului, referindu -se la creșterea unui strat cristalin subțire pe un substrat cristalin. Procesul de epitaxie (EPI) în fabricarea semiconductorului își propune să depună un strat fin de un singur cristal, de obicei în jur de 0,5 până la 20 microni, pe un singur substrat de cristal. Procesul EPI este un pas semnificativ în fabricarea dispozitivelor semiconductoare, în special înplacă de siliciuFabricare.

Epitaxia permite depunerea de filme subțiri care sunt foarte comandate și care pot fi adaptate pentru proprietăți electronice specifice. Acest proces este esențial pentru crearea de dispozitive semiconductoare de înaltă calitate, cum ar fi diode, tranzistoare și circuite integrate.

Tipuri de epitaxie

În procesul de epitaxie, orientarea creșterii este determinată de cristalul de bază de bază.  Pot exista unul sau multe straturi de epitaxie în funcție de repetarea depunerii. Procesul de epitaxie poate fi utilizat pentru a forma un strat subțire de material care poate fi fie același sau diferit de substratul de bază în ceea ce privește compoziția și structura chimică. Epitaxia poate fi clasificată în două categorii primare pe baza relației dintre substrat și stratul epitaxial:HomoepitaxieşiHeteroepitaxie.

În continuare, vom analiza diferențele dintre homoepitaxie și heteroepitaxie din patru dimensiuni: strat cultivat, structură de cristal și zăbrele, exemplu și aplicație:

● Homoepitaxie: Acest lucru se întâmplă atunci când stratul epitaxial este fabricat din același material ca substratul.

✔ Strat cultivat: Stratul cultivat epitaxial este de același material ca stratul de substrat.

✔ Structura cristalului și rețeaua: Structura cristalului și constanta de rețea a substratului și a stratului epitaxial sunt aceleași.

✔ Exemplu: Creșterea epitaxială a siliciului extrem de pur peste siliciu de substrat.

✔ Aplicație: Construcția dispozitivului semiconductor În cazul în care sunt necesare straturi de diferite niveluri de dopaj sau filme pure pe substraturi care sunt mai puțin pure.

● Heteroepitaxy: Aceasta implică diferite materiale utilizate pentru strat și substrat, cum ar fi creșterea arsenidei de galiu de aluminiu (algaas) pe arsenida de galiu (GAAS). Heteroepitaxia de succes necesită structuri cristaline similare între cele două materiale pentru a minimiza defectele.

✔ Strat cultivat: Stratul cultivat epitaxial este dintr -un material diferit de stratul de substrat.

✔ Structura cristalului și rețeaua: Structura cristalului și constanta de rețea a substratului și a stratului epitaxial sunt diferite.

✔ Exemplu: Arsenida de galiu în creștere epitaxială pe un substrat de siliciu.

✔ Aplicație: Construcția dispozitivului semiconductor unde sunt necesare straturi de materiale diferite sau pentru a construi o peliculă cristalină a unui material care nu este disponibil ca un singur cristal.

Factori care influențează procesul EPI în fabricarea semiconductorilor:

✔ Temperatură: Afectează rata de epitaxie și densitatea stratului epitaxial. Temperatura necesară pentru procesul de epitaxie este mai mare decât temperatura camerei, iar valoarea depinde de tipul de epitaxie.

✔ Presiune: Afectează rata de epitaxie și densitatea stratului epitaxial.

✔ Defecte: Defectele din epitaxie duc la napolitane defecte. Condițiile fizice necesare pentru procesul EPI ar trebui menținute pentru creșterea stratului epitaxial non-defecte.

✔ Poziția dorită: Creșterea epitaxială ar trebui să fie în pozițiile corecte pe cristal. Regiunile care ar trebui excluse din procesul epitaxial ar trebui să fie filmate în mod corespunzător pentru a preveni creșterea.

✔ Autodoparea: Pe măsură ce procesul de epitaxie este realizat la temperaturi ridicate, atomii dopanți pot fi capabili să aducă variații în material.

Tehnici de creștere epitaxială

Există mai multe metode pentru a efectua procesul de epitaxie: epitaxie în fază lichidă, epitaxie în faza de vapori hibride, epitaxie în fază solidă, depunere a stratului de atom, depunere de vapori chimici, epitaxie cu fascicul molecular etc. Să comparăm cele două procese de epitaxie: CVD și MBE.

Moduri de creștere epitaxială

Moduri de creștere a epitaxiei: Creșterea epitaxială poate apărea prin diferite moduri, care afectează modul în care se formează straturile:

✔ (a) Volmer-Weber (VW): Caracterizat prin creșterea insulei tridimensionale unde nuclearea are loc înainte de formarea continuă a filmului.

✔ (b)Frank-Van der Merwe (FM): Implică creșterea strat după strat, promovând grosimea uniformă.

✔ (C) The Side-Krastans (SK): O combinație de VW și FM, începând cu creșterea stratului care se tranziționează în formarea insulei după ce se ajunge la o grosime critică.

Importanța creșterii epitaxiei în fabricarea semiconductorilor

Epitaxia este vitală pentru îmbunătățirea proprietăților electrice ale napolitanelor cu semiconductor. Capacitatea de a controla profilurile de dopaj și de a obține caracteristici materiale specifice face ca epitaxia să fie indispensabilă în electronica modernă.

Mai mult decât atât, procesele epitaxiale sunt din ce în ce mai semnificative în dezvoltarea senzorilor de înaltă performanță și a electronicelor de putere, reflectând progresele continue ale tehnologiei semiconductoare. Precizia necesară în controlul parametrilor, cum ar fitemperatura, presiunea și debitul de gazÎn timpul creșterii epitaxiale este esențial pentru realizarea unor straturi cristaline de înaltă calitate, cu defecte minime.