Substrat və epitaksiya

Gofretin hazırlanması prosesində iki əsas əlaqə var: biri substratın hazırlanması, digəri isə epitaksial prosesin həyata keçirilməsidir. Yarımkeçirici monokristal materialdan diqqətlə hazırlanmış vafli substrat yarımkeçirici cihazların istehsalı üçün əsas kimi birbaşa vafli istehsal prosesinə qoyula bilər və ya epitaksial proses vasitəsilə performansı daha da artırır.

Beləliklə, nədirepitaksiya? Qısaca desək, epitaksiya incə işlənmiş (kəsmə, üyütmə, cilalama və s.) tək kristal substratda yeni tək kristal təbəqəsinin yetişdirilməsidir. Bu yeni monokristal və substrat eyni materialdan və ya müxtəlif materiallardan hazırlana bilər ki, lazım olduqda homojen və ya heterojen epitaksiya əldə olunsun. Yeni yetişən tək kristal təbəqə substratın kristal fazasına uyğun olaraq genişlənəcəyi üçün ona epitaksial təbəqə deyilir. Onun qalınlığı ümumiyyətlə cəmi bir neçə mikrondur. Silikonu nümunə götürsək, silisium epitaksial böyüməsi, substratla eyni kristal oriyentasiyaya, idarə olunan müqavimətə və qalınlığa və xüsusi bir kristal oriyentasiyaya malik bir silikon tək kristal substratda mükəmməl qəfəs quruluşuna malik bir silikon tək kristal təbəqəsinin bir təbəqəsini böyütməkdir. Epitaksial təbəqə substratda böyüdükdə, bütövlükdə epitaksial vafli adlanır.

Ənənəvi silikon yarımkeçirici sənayesi üçün yüksək tezlikli və yüksək güclü cihazları birbaşa silikon vaflilərdə hazırlamaq bəzi texniki çətinliklərlə qarşılaşacaq, məsələn, kollektor bölgəsində yüksək qırılma gərginliyi, kiçik seriyalı müqavimət və kiçik doyma gərginliyi düşməsi kimi problemlərə nail olmaq çətindir. Epitaksial texnologiyanın tətbiqi bu problemləri ağıllı şəkildə həll edir. Həll yolu aşağı müqavimətli silikon substratda yüksək müqavimətli epitaksial təbəqənin yetişdirilməsi və sonra yüksək müqavimətli epitaksial təbəqənin üzərində cihazların hazırlanmasıdır. Bu yolla, yüksək müqavimətli epitaksial təbəqə cihaz üçün yüksək qırılma gərginliyi təmin edir, aşağı müqavimətli substrat isə substratın müqavimətini azaldır və bununla da doyma gərginliyinin düşməsini azaldır və bununla da yüksək qırılma gərginliyi ilə aşağı müqavimət arasında tarazlığa nail olur. və aşağı gərginlik azalması.

Bundan əlavə,epitaksialIII-V, II-VI və GaAs kimi digər molekulyar mürəkkəb yarımkeçirici materialların buxar fazasının epitaksiyası və maye fazasının epitaksiyası kimi texnologiyalar da çox işlənib hazırlanmışdır və əksər mikrodalğalı cihazların, optoelektronik cihazların, elektrik enerjisinin istehsalı üçün əvəzolunmaz proses texnologiyalarına çevrilmişdir. qurğular və s., xüsusilə molekulyar şüa və metal üzvi buxar faza epitaksiyasının nazik təbəqələrdə, super qəfəslərdə, kvant quyularında, gərginləşmiş super qəfəslərdə və atom nazik təbəqə epitaksiyasının uğurla tətbiqi "zolaq mühəndisliyi"nin inkişafı üçün möhkəm zəmin yaratmışdır. , yarımkeçirici tədqiqatların yeni sahəsi.

Üçüncü nəsil yarımkeçirici cihazlara gəlincə, belə yarımkeçirici qurğular demək olar ki, hamısı epitaksial təbəqədə hazırlanır vəsilisium karbid gofretözü yalnız substrat kimi istifadə olunur. SiC-nin qalınlığı və fon daşıyıcı konsentrasiyası kimi parametrlərepitaksialmateriallar birbaşa SiC cihazlarının müxtəlif elektrik xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Yüksək gərginlikli tətbiqlər üçün silikon karbid cihazları epitaksial materialların qalınlığı və fon daşıyıcı konsentrasiyası kimi parametrlər üçün yeni tələblər irəli sürür. Buna görə də, silisium karbid epitaksial texnologiyası silisium karbid cihazlarının performansını tam şəkildə tətbiq etməkdə həlledici rol oynayır. Demək olar ki, bütün SiC güc qurğuları yüksək keyfiyyət əsasında hazırlanırSiC epitaksial vaflilər, və epitaksial təbəqələrin istehsalı geniş diapazonlu yarımkeçirici sənayesinin mühüm hissəsidir.