ເປັນຫຍັງອຸປະກອນ Semiconductor ຕ້ອງການ "ຊັ້ນ Epitaxial"

ຕົ້ນກໍາເນີດຂອງຊື່ "Epitaxial Wafer"

ການກະກຽມ wafer ປະກອບດ້ວຍສອງຂັ້ນຕອນຕົ້ນຕໍ: ການກະກຽມ substrate ແລະຂະບວນການ epitaxial. ຊັ້ນໃຕ້ດິນແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸຜະສົມຜະສານເຊນມິຄອນດັອດເຕີດຽວ ແລະໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈະຖືກປຸງແຕ່ງເພື່ອຜະລິດອຸປະກອນເຊມິຄອນດັກເຕີ. ມັນຍັງສາມາດຜ່ານການປຸງແຕ່ງ epitaxial ເພື່ອສ້າງເປັນ wafer epitaxial. Epitaxy ຫມາຍເຖິງຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນຜລຶກດຽວໃຫມ່ໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນໄປເຊຍກັນທີ່ປຸງແຕ່ງຢ່າງລະມັດລະວັງ. ຜລຶກອັນດຽວໃໝ່ສາມາດເປັນວັດສະດຸດຽວກັນກັບຊັ້ນໃຕ້ດິນ (ເອທິຕາຊີທີ່ເປັນເອກະພາບ) ຫຼືວັດສະດຸທີ່ຕ່າງກັນ (ເອທິຕາຊີຫຼາຍຊະນິດ). ນັບຕັ້ງແຕ່ຊັ້ນໄປເຊຍກັນໃຫມ່ຈະເລີນເຕີບໂຕໃນສອດຄ່ອງກັບທິດທາງໄປເຊຍກັນຂອງ substrate, ມັນຖືກເອີ້ນວ່າຊັ້ນ epitaxial. wafer ທີ່ມີຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນເອີ້ນວ່າ wafer epitaxial (epitaxial wafer = ຊັ້ນ epitaxial + substrate). ອຸປະກອນທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນຊັ້ນ epitaxy ແມ່ນເອີ້ນວ່າ "ການສົ່ງຕໍ່ epitaxy," ໃນຂະນະທີ່ອຸປະກອນທີ່ຜະລິດຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍແມ່ນເອີ້ນວ່າ " epitaxy ດ້ານຫຼັງ," ເຊິ່ງຊັ້ນ epitaxy ເປັນພຽງແຕ່ການສະຫນັບສະຫນູນ.

Epitaxy Homogeneous ແລະ Heterogeneous Epitaxy

▪Epitaxy Homogeneous:ຊັ້ນ epitaxial ແລະ substrate ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸດຽວກັນ: ເຊັ່ນ: Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.

▪Epitaxy ທີ່​ແຕກ​ຕ່າງ​ກັນ​:ຊັ້ນ epitaxial ແລະ substrate ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: ເຊັ່ນ: Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, ແລະອື່ນໆ.

Wafers ຂັດ

Epitaxy ແກ້ໄຂບັນຫາໃດແດ່?

ວັດສະດຸໄປເຊຍກັນອັນດຽວອັນດຽວບໍ່ພຽງພໍເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການທີ່ສັບສົນຂອງການຜະລິດອຸປະກອນ semiconductor. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນທ້າຍປີ 1959, ເຕັກນິກການເຕີບໃຫຍ່ຂອງວັດສະດຸຜລຶກບາງໆທີ່ເອີ້ນວ່າ epitaxy ໄດ້ຖືກພັດທະນາ. ແຕ່ເທກໂນໂລຍີ epitaxial ໂດຍສະເພາະຊ່ວຍຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງວັດສະດຸແນວໃດ? ສໍາລັບຊິລິໂຄນ, ການພັດທະນາຂອງຊິລິໂຄນ epitaxy ເກີດຂຶ້ນໃນເວລາທີ່ສໍາຄັນໃນເວລາທີ່ fabrication ຂອງ transistors Silicon ທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງ, ພະລັງງານສູງປະເຊີນກັບຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ສໍາຄັນ. ຈາກທັດສະນະຂອງຫຼັກການຂອງ transistor, ການບັນລຸຄວາມຖີ່ແລະພະລັງງານສູງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ແຮງດັນການທໍາລາຍຂອງພາກພື້ນຂອງຕົວເກັບລວບລວມແມ່ນສູງ, ແລະຄວາມຕ້ານທານຂອງຊຸດແມ່ນຕໍ່າ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າແຮງດັນການອີ່ມຕົວຄວນຈະມີຂະຫນາດນ້ອຍ. ອະດີດຕ້ອງການຄວາມຕ້ານທານສູງໃນອຸປະກອນການລວບລວມ, ໃນຂະນະທີ່ອັນສຸດທ້າຍຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມຕ້ານທານຕ່ໍາ, ເຊິ່ງສ້າງຄວາມຂັດແຍ້ງ. ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາຂອງພື້ນທີ່ເກັບເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານຂອງຊຸດຈະເຮັດໃຫ້ silicon wafer ບາງເກີນໄປແລະມີຄວາມອ່ອນແອສໍາລັບການປຸງແຕ່ງ, ແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານຈະຂັດແຍ້ງກັບຄວາມຕ້ອງການທໍາອິດ. ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີ epitaxial ສົບຜົນສໍາເລັດແກ້ໄຂບັນຫານີ້. ການ​ແກ້​ໄຂ​ແມ່ນ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ​ຊັ້ນ epitaxial ຄວາມ​ຕ້ານ​ທານ​ສູງ​ໃນ substrate ຄວາມ​ຕ້ານ​ທານ​ຕ​່​ໍ​າ​. ອຸປະກອນດັ່ງກ່າວແມ່ນ fabricated ໃນຊັ້ນ epitaxial, ຮັບປະກັນແຮງດັນການແຕກຫັກສູງຂອງ transistor, ໃນຂະນະທີ່ substrate ຕ້ານທານຕ່ໍາຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານພື້ນຖານແລະຕ່ໍາແຮງດັນການອີ່ມຕົວ, ການແກ້ໄຂຄວາມຂັດແຍ້ງລະຫວ່າງສອງຄວາມຕ້ອງການ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ເທກໂນໂລຍີ epitaxial ສໍາລັບ semiconductors ປະສົມ III-V ແລະ II-VI ເຊັ່ນ GaAs, GaN, ແລະອື່ນໆ, ລວມທັງໄລຍະ vapor ແລະ epitaxy ໄລຍະຂອງແຫຼວ, ມີຄວາມກ້າວຫນ້າທີ່ສໍາຄັນ. ເຕັກໂນໂລຊີເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ກາຍເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການ fabrication ຂອງ microwave ຫຼາຍ, optoelectronic, ແລະອຸປະກອນພະລັງງານ. ໂດຍສະເພາະ, ເຕັກນິກຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການລະບາຍອາກາດຂອງ molecular beam epitaxy (MBE) ແລະການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີຂອງໂລຫະອິນຊີ (MOCVD) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢ່າງສໍາເລັດຜົນກັບຊັ້ນບາງໆ, superlattices, quantum wells, superlattices strained, ແລະຊັ້ນ epitaxial ບາງໆຂອງປະລໍາມະນູ, ການວາງພື້ນຖານທີ່ເຂັ້ມແຂງສໍາລັບ. ການພັດທະນາຂົງເຂດ semiconductor ໃຫມ່ເຊັ່ນ "ວິສະວະກໍາວົງດົນຕີ."

ໃນການນໍາໃຊ້ພາກປະຕິບັດ, ອຸປະກອນ semiconductor ແຖບກວ້າງທີ່ສຸດແມ່ນ fabricated ໃນຊັ້ນ epitaxial, ດ້ວຍວັດສະດຸເຊັ່ນ silicon carbide (SiC) ຖືກນໍາໃຊ້ພຽງແຕ່ເປັນ substrates. ດັ່ງນັ້ນ, ການຄວບຄຸມຊັ້ນ epitaxial ແມ່ນປັດໃຈສໍາຄັນໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor ກວ້າງ.

ເທກໂນໂລຍີ Epitaxy: ເຈັດລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນ

1. Epitaxy ສາມາດຂະຫຍາຍຊັ້ນຄວາມຕ້ານທານສູງ (ຫຼືຕໍ່າ) ຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕໍ່າ (ຫຼືສູງ).

2. Epitaxy ອະນຸຍາດໃຫ້ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ epitaxial ປະເພດ N (ຫຼື P) ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍປະເພດ P (ຫຼື N) ໂດຍກົງ, ປະກອບເປັນ PN junction ໂດຍບໍ່ມີບັນຫາການຊົດເຊີຍທີ່ເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ໃຊ້ການແຜ່ກະຈາຍເພື່ອສ້າງ PN junction ໃນ substrate ໄປເຊຍກັນດຽວ.

3. ເມື່ອປະສົມປະສານກັບເທກໂນໂລຍີຫນ້າກາກ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ການຄັດເລືອກສາມາດປະຕິບັດໄດ້ໃນຂົງເຂດສະເພາະ, ເຮັດໃຫ້ການຜະລິດຂອງວົງຈອນປະສົມປະສານແລະອຸປະກອນທີ່ມີໂຄງສ້າງພິເສດ.

4. ການຂະຫຍາຍຕົວ Epitaxial ອະນຸຍາດໃຫ້ຄວບຄຸມປະເພດ doping ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ, ມີຄວາມສາມາດທີ່ຈະບັນລຸການປ່ຽນແປງຢ່າງກະທັນຫັນຫຼືຄ່ອຍໆໃນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ.

5. Epitaxy ສາມາດຂະຫຍາຍຕົວ heterogeneous, ຫຼາຍຊັ້ນ, ຫຼາຍອົງປະກອບທີ່ມີອົງປະກອບທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້, ລວມທັງຊັ້ນ ultra-thin.

6. ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ສາມາດເກີດຂື້ນໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າຈຸດລະລາຍຂອງວັດສະດຸ, ມີອັດຕາການເຕີບໂຕທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້, ອະນຸຍາດໃຫ້ມີຄວາມແມ່ນຍໍາລະດັບປະລໍາມະນູໃນຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ.

7. Epitaxy ຊ່ວຍໃຫ້ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນຜລຶກດຽວຂອງວັດສະດຸທີ່ບໍ່ສາມາດດຶງເຂົ້າໄປໃນໄປເຊຍກັນໄດ້, ເຊັ່ນ GaN ແລະ semiconductors ternary / quaternary.

ຊັ້ນ Epitaxial ຕ່າງໆແລະຂະບວນການ Epitaxial

ສະຫຼຸບສັງລວມ, ຊັ້ນ epitaxial ສະເຫນີໂຄງສ້າງຜລຶກທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ງ່າຍແລະສົມບູນແບບກວ່າຊັ້ນຍ່ອຍຈໍານວນຫລາຍ, ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບການພັດທະນາວັດສະດຸທີ່ກ້າວຫນ້າ.