Quá trình epiticular là gì?

Tổng quan về các quy trình epiticular

Thuật ngữ "epitaxy" xuất phát từ các từ Hy Lạp "epi," có nghĩa là ", và" taxi ", có nghĩa là" được sắp xếp ", cho thấy bản chất được đặt hàng của sự phát triển tinh thể. Epitaxy là một quá trình quan trọng trong chế tạo chất bán dẫn, đề cập đến sự phát triển của một lớp tinh thể mỏng trên chất nền tinh thể. Quá trình epitaxy (EPI) trong chế tạo chất bán dẫn nhằm mục đích lắng đọng một lớp tinh thể đơn, thường là khoảng 0,5 đến 20 micron, trên một chất nền tinh thể đơn. Quá trình EPI là một bước quan trọng trong sản xuất thiết bị bán dẫn, đặc biệt là trongsilicon wafersự chế tạo.

Epitaxy cho phép lắng đọng các màng mỏng được đặt hàng cao và có thể được điều chỉnh cho các tính chất điện tử cụ thể. Quá trình này rất cần thiết để tạo ra các thiết bị bán dẫn chất lượng cao, chẳng hạn như điốt, bóng bán dẫn và mạch tích hợp.

Các loại epitaxy

Trong quá trình epitaxy, định hướng của sự tăng trưởng được xác định bởi tinh thể cơ sở bên dưới.  Có thể có một hoặc nhiều lớp epitaxy tùy thuộc vào sự lặp lại của sự lắng đọng. Quá trình epitaxy có thể được sử dụng để tạo thành một lớp vật liệu mỏng có thể giống nhau hoặc khác với chất nền cơ bản về thành phần và cấu trúc hóa học. Epitax có thể được phân loại thành hai loại chính dựa trên mối quan hệ giữa chất nền và lớp epiticular:HomoepitaxyVàHeteroepitaxy.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ phân tích sự khác biệt giữa homoepitaxy và heteroepitaxy từ bốn chiều: lớp phát triển, cấu trúc tinh thể và mạng, ví dụ và ứng dụng: Ứng dụng:

● Homoepitaxy: Điều này xảy ra khi lớp epiticular được làm từ cùng một vật liệu với chất nền.

Lớp trưởng thành: Lớp phát triển epitax bằng cùng một vật liệu với lớp cơ chất.

Cấu trúc tinh thể và mạng tinh thể: Cấu trúc tinh thể và hằng số mạng của chất nền và lớp epiticular là như nhau.

Ví dụ: Tăng trưởng epiticular của silicon rất tinh khiết trên silicon cơ chất.

Ứng dụng: Xây dựng thiết bị bán dẫn trong đó các lớp của các mức độ pha tạp khác nhau được yêu cầu hoặc màng tinh khiết trên các chất nền ít tinh khiết.

● Heteroepitaxy: Điều này liên quan đến các vật liệu khác nhau đang được sử dụng cho lớp và chất nền, chẳng hạn như trồng nhôm gallium arsenide (Algaas) trên gallium arsenide (GAAS). Heteroepitaxy thành công đòi hỏi các cấu trúc tinh thể tương tự giữa hai vật liệu để giảm thiểu các khuyết tật.

Lớp trưởng thành: Lớp phát triển epitax không đặc biệt là một vật liệu khác với lớp cơ chất.

Cấu trúc tinh thể và mạng tinh thể: Cấu trúc tinh thể và hằng số mạng của chất nền và lớp epiticular là khác nhau.

Ví dụ: Gallium arsenide phát triển epitaxely trên đế silicon.

Ứng dụng: Xây dựng thiết bị bán dẫn trong đó các lớp vật liệu khác nhau là cần thiết hoặc để xây dựng một màng tinh thể của một vật liệu không có sẵn như một tinh thể duy nhất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình EPI trong chế tạo chất bán dẫn:

✔ Nhiệt độ: Ảnh hưởng đến tốc độ epitaxy và mật độ lớp epiticular. Nhiệt độ cần thiết cho quá trình epitaxy cao hơn nhiệt độ phòng và giá trị phụ thuộc vào loại epitaxy.

✔ Áp lực: Ảnh hưởng đến tốc độ epitaxy và mật độ lớp epiticular.

✔ Khiếm khuyết: Khiếm khuyết trong epitax dẫn đến các tấm wafer bị lỗi. Các điều kiện vật lý cần thiết cho quá trình EPI nên được duy trì cho sự tăng trưởng lớp epiticular không kiểm soát.

✔ Vị trí mong muốn: Sự tăng trưởng epiticular nên ở đúng vị trí trên tinh thể. Các khu vực cần được loại trừ khỏi quá trình epiticular nên được quay đúng cách để ngăn chặn sự tăng trưởng.

✔ Tự động hóa: Vì quá trình epitaxy được tiến hành ở nhiệt độ cao, các nguyên tử dopant có thể có khả năng mang lại các biến thể trong vật liệu.

Kỹ thuật tăng trưởng epiticular

Có một số phương pháp để thực hiện quá trình epitaxy: epitax pha chất lỏng, epitax pha hơi hybrid, epitax pha rắn, lắng đọng lớp nguyên tử, lắng đọng hơi hóa học, epitaxy chùm phân tử, v.v. Hãy để so sánh hai quy trình epitaxy: CVD và MBE.

Chế độ tăng trưởng epiticular

Các chế độ tăng trưởng epitaxy: Tăng trưởng epiticular có thể xảy ra thông qua các chế độ khác nhau, ảnh hưởng đến cách các lớp hình thành:

✔ (a) Volmer-Weber (VW): Đặc trưng bởi sự phát triển của đảo ba chiều, nơi tạo mầm xảy ra trước khi hình thành màng liên tục.

✔ (b)Frank-van der Merwe (FM): Liên quan đến sự tăng trưởng từng lớp, thúc đẩy độ dày đồng đều.

✔ (c) Side-Krastans (SK): Một sự kết hợp của VW và FM, bắt đầu với sự tăng trưởng lớp chuyển sang hình thành đảo sau khi đạt được độ dày tới hạn.

Tăng trưởng epitax quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn

Epitax là rất quan trọng để tăng cường tính chất điện của các tấm bán dẫn. Khả năng kiểm soát hồ sơ doping và đạt được các đặc điểm vật chất cụ thể làm cho epitaxy không thể thiếu trong các thiết bị điện tử hiện đại.

Hơn nữa, các quá trình epiticular ngày càng có ý nghĩa trong việc phát triển các cảm biến hiệu suất cao và điện tử công suất, phản ánh những tiến bộ đang diễn ra trong công nghệ bán dẫn. Độ chính xác cần thiết trong việc kiểm soát các tham số nhưNhiệt độ, áp suất và tốc độ dòng khíTrong quá trình tăng trưởng epiticular là rất quan trọng để đạt được các lớp tinh thể chất lượng cao với các khiếm khuyết tối thiểu.