Pinagmulan ng Pangalan na "Epitaxial Wafer"
Ang paghahanda ng wafer ay binubuo ng dalawang pangunahing hakbang: paghahanda ng substrate at proseso ng epitaxial. Ang substrate ay gawa sa semiconductor single crystal material at karaniwang pinoproseso upang makagawa ng mga semiconductor device. Maaari din itong sumailalim sa pagproseso ng epitaxial upang makabuo ng isang epitaxial wafer. Ang epitaxy ay tumutukoy sa proseso ng pagpapalaki ng bagong solong kristal na layer sa isang maingat na naprosesong solong kristal na substrate. Ang bagong solong kristal ay maaaring pareho ng materyal sa substrate (homogeneous epitaxy) o ibang materyal (heterogeneous epitaxy). Dahil ang bagong kristal na layer ay lumalaki sa pagkakahanay sa kristal na oryentasyon ng substrate, ito ay tinatawag na isang epitaxial layer. Ang wafer na may epitaxial layer ay tinutukoy bilang isang epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate). Ang mga device na gawa sa epitaxial layer ay tinatawag na "forward epitaxy," habang ang mga device na gawa sa substrate ay tinutukoy bilang "reverse epitaxy," kung saan ang epitaxial layer ay nagsisilbing suporta lamang.
Homogeneous at Heterogenous Epitaxy
▪Homogeneous Epitaxy:Ang epitaxial layer at substrate ay gawa sa parehong materyal: hal, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.
▪Heterogenous Epitaxy:Ang epitaxial layer at substrate ay gawa sa iba't ibang materyales: hal, Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, atbp.
Pinakintab na mga Wafer
Anong mga Problema ang Lutasin ng Epitaxy?
Ang maramihang solong kristal na materyales lamang ay hindi sapat upang matugunan ang lalong kumplikadong mga pangangailangan ng paggawa ng semiconductor device. Samakatuwid, noong huling bahagi ng 1959, ang manipis na solong kristal na pamamaraan ng paglago ng materyal na kilala bilang epitaxy ay binuo. Ngunit paano partikular na nakatulong ang teknolohiyang epitaxial sa pagsulong ng mga materyales? Para sa silikon, ang pagbuo ng silicon epitaxy ay naganap sa isang kritikal na panahon kung kailan ang katha ng high-frequency, high-power na silicon transistors ay nahaharap sa mga malalaking paghihirap. Mula sa pananaw ng mga prinsipyo ng transistor, ang pagkamit ng mataas na dalas at kapangyarihan ay nangangailangan na ang boltahe ng breakdown ng rehiyon ng kolektor ay mataas, at ang resistensya ng serye ay mababa, ibig sabihin ang boltahe ng saturation ay dapat maliit. Ang una ay nangangailangan ng mataas na resistivity sa materyal ng kolektor, habang ang huli ay nangangailangan ng mababang resistivity, na lumilikha ng isang kontradiksyon. Ang pagbabawas ng kapal ng rehiyon ng kolektor upang mabawasan ang resistensya ng serye ay magiging masyadong manipis at marupok ang silicon wafer para sa pagproseso, at ang pagbaba ng resistivity ay sasalungat sa unang kinakailangan. Ang pag-unlad ng teknolohiyang epitaxial ay matagumpay na nalutas ang isyung ito. Ang solusyon ay upang palaguin ang isang mataas na resistivity epitaxial layer sa isang mababang-resistivity substrate. Ang aparato ay gawa-gawa sa epitaxial layer, na tinitiyak ang mataas na breakdown boltahe ng transistor, habang ang low-resistivity substrate ay binabawasan ang base resistance at pinabababa ang saturation boltahe, na nilulutas ang kontradiksyon sa pagitan ng dalawang kinakailangan.
Bilang karagdagan, ang mga teknolohiyang epitaxial para sa III-V at II-VI compound semiconductors tulad ng GaAs, GaN, at iba pa, kabilang ang vapor phase at liquid phase epitaxy, ay nakakita ng mga makabuluhang pagsulong. Ang mga teknolohiyang ito ay naging mahalaga para sa paggawa ng maraming microwave, optoelectronic, at power device. Sa partikular, ang mga diskarte tulad ng molecular beam epitaxy (MBE) at metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) ay matagumpay na nailapat sa mga manipis na layer, superlattices, quantum wells, strained superlattices, at atomic-scale thin epitaxial layer, na naglalagay ng matatag na pundasyon para sa ang pagbuo ng mga bagong larangan ng semiconductor tulad ng "band engineering."
Sa mga praktikal na aplikasyon, karamihan sa mga wide-bandgap na semiconductor device ay gawa-gawa sa mga epitaxial layer, na may mga materyales tulad ng silicon carbide (SiC) na ginagamit lamang bilang mga substrate. Samakatuwid, ang pagkontrol sa epitaxial layer ay isang kritikal na kadahilanan sa malawak na bandgap na industriya ng semiconductor.
Teknolohiya ng Epitaxy: Pitong Pangunahing Tampok
1. Ang epitaxy ay maaaring magpalago ng mataas (o mababang) resistivity layer sa isang mababang (o mataas) resistivity substrate.
2. Ang epitaxy ay nagbibigay-daan sa paglaki ng mga N (o P) na uri ng epitaxial layer sa mga substrate na uri ng P (o N), na direktang bumubuo ng isang PN junction nang walang mga isyu sa kompensasyon na lumitaw kapag gumagamit ng diffusion upang lumikha ng isang PN junction sa isang kristal na substrate.
3. Kapag isinama sa teknolohiya ng maskara, maaaring isagawa ang selective epitaxial growth sa mga partikular na lugar, na nagbibigay-daan sa paggawa ng mga integrated circuit at device na may mga espesyal na istruktura.
4. Ang paglago ng epitaxial ay nagbibigay-daan para sa kontrol ng mga uri at konsentrasyon ng doping, na may kakayahang makamit ang biglaan o unti-unting mga pagbabago sa konsentrasyon.
5. Maaaring lumaki ang epitaxy ng mga heterogenous, multi-layered, multi-component compound na may variable na komposisyon, kabilang ang ultra-thin layer.
6. Maaaring mangyari ang epitaxial growth sa mga temperaturang mas mababa sa melting point ng materyal, na may nakokontrol na rate ng paglago, na nagbibigay-daan para sa atomic-level na katumpakan sa kapal ng layer.
7. Ang epitaxy ay nagbibigay-daan sa paglaki ng mga solong kristal na layer ng mga materyales na hindi mahila sa mga kristal, tulad ng GaN at ternary/quaternary compound semiconductors.
Iba't ibang Epitaxial Layers at Epitaxial Processes
Sa buod, ang mga epitaxial layer ay nag-aalok ng mas madaling kontrolado at perpektong kristal na istraktura kaysa sa mga bulk substrate, na kapaki-pakinabang para sa pagbuo ng mga advanced na materyales.
Oras ng post: Dis-24-2024