Кој е епитаксијалниот процес?

Преглед на епитаксијални процеси

Терминот „епитакси“ потекнува од грчките зборови „епи“, што значи „врз“ и „такси“, што значи „нарачана“, што укажува на нарачаната природа на кристалниот раст. Епитаксијата е клучен процес во измислицата на полупроводници, што се однесува на растот на тенок кристален слој на кристален подлога. Процесот на епитакси (ЕПИ) во изработка на полупроводници има за цел да депонира фин слој на единечен кристал, обично околу 0,5 до 20 микрони, на единечна кристална подлога. Процесот ЕПИ е значаен чекор во производството на полупроводници, особено воСиликонски нафораизмислица.

Епитаксијата овозможува таложење на тенки филмови кои се високо нарачани и можат да бидат прилагодени за специфични електронски својства. Овој процес е од суштинско значење за создавање висококвалитетни полупроводнички уреди, како што се диоди, транзистори и интегрирани кола.

Видови на епитакси

Во процесот на епитаксијата, ориентацијата на растот се определува со основниот основен кристал.  Може да има или еден или многу епитаксични слоеви во зависност од повторувањето на таложењето. Процесот на епитаксијата може да се користи за да се формира тенок слој на материјал што може да биде ист или различен од основната подлога во однос на хемискиот состав и структурата. Епитаксијата може да се класифицира во две основни категории врз основа на односот помеѓу подлогата и епитаксичниот слој:ХомопитаксијаиХетероепитаксија.

Следно, ќе ги анализираме разликите помеѓу хомопитаксијата и хетероепитаксијата од четири димензии: возрасен слој, кристална структура и решетки, пример и примена:

● Хомопитаксија: Ова се случува кога епитаксијалниот слој е направен од истиот материјал како подлогата.

✔ Растечки слој: Епитаксијално одгледуваниот слој е со ист материјал како слојот на подлогата.

✔ Кристална структура и решетки: Кристалната структура и константата на решетките на подлогата и епитаксијалниот слој се исти.

✔ Пример: Епитаксијален раст на високо чист силикон над силиконот на подлогата.

✔ Апликација: Изградба на полупроводнички уреди каде се потребни слоеви на различни нивоа на допинг или чисти филмови на подлоги што се помалку чисти.

● Heteroepitaxy: Ова вклучува различни материјали што се користат за слојот и подлогата, како што е растечки алуминиумски галиум арсенид (алги) на галиум арсенид (GaAs). Успешната хетероепитаксија бара слични кристални структури помеѓу двата материја за да се минимизираат дефектите.

✔ Растечки слој: Епитаксијално одгледуваниот слој е со различен материјал од слојот на подлогата.

✔ Кристална структура и решетки: Кристалната структура и константата на решетките на подлогата и епитаксијалниот слој се различни.

✔ Пример: Епитаксично растечки галиум арсенид на силиконска подлога.

✔ Апликација: Изградба на полупроводнички уред каде се потребни слоеви на различни материјали или за да се изгради кристален филм на материјал што не е достапен како единствен кристал.

Фактори кои влијаат на процесот на ЕПИ во измислица на полупроводници:

✔ Температура: Влијае на стапката на епитаксијата и густината на епитаксијалниот слој. Температурата потребна за процесот на епитаксијата е повисока од собната температура, а вредноста зависи од видот на епитаксијата.

✔ Притисок: Влијае на стапката на епитаксијата и густината на епитаксијалниот слој.

✔ Дефекти: Дефектите во епитаксијата доведуваат до погрешни нафора. Физичките услови потребни за процесот на ЕПИ треба да се одржат за не-дефективен раст на епитаксискиот слој.

✔ Посакувана позиција: Епитаксијалниот раст треба да биде во точни позиции на кристалот. Регионите што треба да бидат исклучени од епитаксијалниот процес треба правилно да се снимаат за да се спречи растот.

✔ Автопропирање: Бидејќи процесот на епитаксијата се спроведува на високи температури, атомите на допант може да бидат способни да донесат варијации во материјалот.

Техники за епитаксичен раст

Постојат неколку методи за извршување на процесот на епитаксија: епитаксија на течна фаза, хибридна фаза на пареа епитаксија, епитаксија на цврста фаза, таложење на атомски слој, таложење на хемиски пареа, епитакси на молекуларен зрак, итн. Ајде да ги споредиме двата процеси на епитакси: CVD и MBE.

Режими на епитаксичен раст

Режими на раст на епитаксијата: Епитаксијалниот раст може да се појави преку различни режими, кои влијаат на тоа како се формираат слоеви:

✔ (а) Волмер-Вебер (VW): Карактеризиран со тродимензионален раст на островот каде нуклеацијата се јавува пред континуирано формирање на филмови.

✔ (б)Френк-Ван дер Мерве (ФМ): Вклучува раст на слој по слој, промовирање на униформа дебелина.

✔ (в) Страничните Крастани (СК): Комбинација на VW и FM, почнувајќи со раст на слојот што се преминува во формирање на островот по критична дебелина.

Важноста на растот на епитаксијата во производството на полупроводници

Епитаксијата е од витално значење за подобрување на електричните својства на нафорите на полупроводници. Способноста да се контролираат профилите на допинг и да се постигнат специфични карактеристики на материјалот ја прави епитаксијата неопходна во модерната електроника.

Покрај тоа, епитаксијалните процеси се повеќе значајни во развивањето на сензори со високи перформанси и електроника на електрична енергија, како одраз на тековните достигнувања во технологијата на полупроводници. Прецизноста потребна за контролирање на параметрите како што сетемпература, притисок и стапка на проток на гасЗа време на епитаксијалниот раст е клучен за постигнување на висококвалитетни кристални слоеви со минимални дефекти.