Urspronk vum Numm "Epitaxial Wafer"
Wafer Virbereedung besteet aus zwee Haapt Schrëtt: Substrat Virbereedung an epitaxial Prozess. De Substrat ass aus hallefleitend Eenkristallmaterial gemaach a gëtt typesch veraarbecht fir Hallefleitgeräter ze produzéieren. Et kann och epitaxial Veraarbechtung duerchgoen fir en epitaxial Wafer ze bilden. Epitaxy bezitt sech op de Prozess fir eng nei eenzeg Kristallschicht op engem suergfälteg veraarbechten Eenkristallsubstrat ze wuessen. Den neien Eenkristall kann aus dem selwechte Material wéi de Substrat sinn (homogen Epitaxie) oder engem anere Material (heterogen Epitaxie). Zënter datt déi nei Kristallschicht an der Ausrichtung mat der Kristallorientéierung vum Substrat wächst, gëtt et eng epitaxial Schicht genannt. De Wafer mat der epitaxialer Schicht gëtt als epitaxial Wafer bezeechent (epitaxial Wafer = epitaxial Schicht + Substrat). Apparater fabrizéiert op der epitaxialer Schicht ginn "Forward Epitaxy" genannt, wärend Apparater, déi um Substrat fabrizéiert sinn, als "Reverse Epitaxy" bezeechent ginn, wou d'Epitaxialschicht nëmmen als Ënnerstëtzung déngt.
Homogen an heterogen Epitaxie
▪Homogen Epitaxie:D'Epitaxialschicht an de Substrat sinn aus dem selwechte Material gemaach: zB Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.
▪Heterogen Epitaxie:D'Epitaxialschicht a Substrat sinn aus verschiddene Materialien: zB Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, etc.
Poléiert Wafers
Wéi eng Probleemer léist Epitaxie?
Bulk Eenkristallmaterial eleng sinn net genuch fir déi ëmmer méi komplex Ufuerderunge vun der Fabrikatioun vun Halbleitergeräter z'erreechen. Dofir, am spéiden 1959, gouf déi dënn Eenkristallmaterial Wuesstumstechnik bekannt als Epitaxie entwéckelt. Awer wéi huet d'Epitaxial Technologie speziell de Fortschrëtt vu Materialien gehollef? Fir Silizium ass d'Entwécklung vun der Silizium-Epitaxie zu enger kritescher Zäit geschitt, wou d'Fabrikatioun vun héijer Frequenz, High-Power Silizium-Transistoren bedeitend Schwieregkeeten huet. Aus der Perspektiv vun den Transistorprinzipien erfuerdert d'Erreeche vun enger héijer Frequenz a Kraaft datt d'Debrochspannung vun der Sammlerregioun héich ass, an d'Serieresistenz niddereg ass, dat heescht datt d'Sättigungsspannung kleng soll sinn. Déi fréier erfuerdert héich Resistivitéit am Sammlermaterial, während déi lescht eng niddereg Resistivitéit erfuerdert, wat e Widdersproch erstellt. D'Reduktioun vun der Dicke vun der Sammlerregioun fir d'Serieresistenz ze reduzéieren, géif de Siliziumwafer ze dënn a fragil fir d'Veraarbechtung maachen, an d'Resistivitéit ze senken wier am Konflikt mat der éischter Ufuerderung. D'Entwécklung vun der epitaxialer Technologie huet dëst Thema erfollegräich geléist. D'Léisung war eng epitaxial Schicht mat héijer Resistivitéit op engem Substrat mat niddereger Resistivitéit ze wuessen. Den Apparat gëtt op der epitaxialer Schicht fabrizéiert, fir déi héich Decomptespannung vum Transistor ze garantéieren, während de Low-Resistivity-Substrat d'Basisresistenz reduzéiert an d'Sättigungsspannung senkt, d'Widdersproch tëscht deenen zwee Ufuerderunge léisen.
Zousätzlech hunn epitaxial Technologien fir III-V an II-VI Compound Halbleiter wéi GaAs, GaN, an anerer, dorënner Dampphase a Flëssegphase Epitaxie, bedeitend Fortschrëtter gesinn. Dës Technologien si wesentlech ginn fir d'Fabrikatioun vu ville Mikrowellen, optoelektroneschen a Kraaftapparater. Besonnesch Techniken wéi molekulare Strahlepitaxie (MBE) a Metall-organesch chemesch Dampdepositioun (MOCVD) goufen erfollegräich op dënn Schichten, Supergitter, Quantebrunnen, gespannt Supergitter, an atomesch-Skala dënn epitaxial Schichten applizéiert, déi e festen Fundament leeën fir d'Entwécklung vun neie Halbleiterfelder wéi "Band Engineering."
A prakteschen Uwendungen ginn déi meescht breet Bandgap Hallefleitgeräter op epitaxiale Schichten fabrizéiert, mat Materialien wéi Siliziumkarbid (SiC) déi nëmmen als Substrate benotzt ginn. Dofir ass d'Kontroll vun der epitaxialer Schicht e kritesche Faktor an der breetbandgap Hallefleitindustrie.
Epitaxy Technology: Siwen Schlëssel Fonctiounen
1. Epitaxy kann eng héich (oder niddereg) Resistivitéitschicht op engem nidderegen (oder héich) Resistivitéitssubstrat wuessen.
2. Epitaxie erlaabt de Wuesstum vun N (oder P) Typ Epitaxialschichten op P (oder N) Typ Substrater, déi direkt e PN Kräizung bilden ouni d'Kompensatiounsprobleemer déi entstinn wann Dir Diffusioun benotzt fir e PN Kräizung op engem eenzegen Kristallsubstrat ze kreéieren.
3. Wann kombinéiert mat Mask Technologie, selektiv epitaxial Wuesstem kann an spezifesch Beräicher duerchgefouert ginn, datt d'Fabrikatioun vun integréiert Circuit an Apparater mat spezielle Strukturen erméiglecht.
4. Epitaxial Wuesstum erlaabt d'Kontroll vun Dopingtypen a Konzentratioune, mat der Fäegkeet fir abrupt oder graduell Ännerungen an der Konzentratioun z'erreechen.
5. Epitaxie kann heterogen, Multi-Layer, Multi-Komponente-Verbindungen mat variabelen Kompositioune wuessen, och ultra-dënn Schichten.
6. Epitaxialwachstum kann bei Temperaturen ënner dem Schmelzpunkt vum Material geschéien, mat enger kontrolléierbarer Wuesstumsrate, déi Atom-Niveau Präzisioun an der Schichtdicke erlaabt.
7. Epitaxy erméiglecht de Wuesstum vun eenzel Kristallschichten vu Materialien, déi net an d'Kristalle gezunn kënne ginn, wéi GaN an ternary / quaternär Verbindungshalbleiter.
Verschidde Epitaxialschichten an Epitaxialprozesser
Zesummegefaasst, epitaxial Schichten bidden eng méi einfach kontrolléiert a perfekt Kristallstruktur wéi Bulk Substrate, wat fir d'Entwécklung vu fortgeschrattem Material profitéiert.
Post Zäit: Dez-24-2024