פארוואס סעמיקאַנדאַקטער דעוויסעס דאַרפן אַן "עפּיטאַקסיאַל שיכטע"

אָריגין פון די נאָמען "עפּיטאַקסיאַל וואַפער"

ווייפער צוגרייטונג באשטייט פון צוויי הויפּט סטעפּס: סאַבסטרייט צוגרייטונג און עפּיטאַקסיאַל פּראָצעס. די סאַבסטרייט איז געמאכט פון סעמיקאַנדאַקטער איין קריסטאַל מאַטעריאַל און איז טיפּיקלי פּראַסעסט צו פּראָדוצירן סעמיקאַנדאַקטער דעוויסעס. עס קענען אויך אַנדערגאָו עפּיטאַקסיאַל פּראַסעסינג צו פאָרעם אַן עפּיטאַקסיאַל ווייפער. עפּיטאַקסי רעפערס צו דער פּראָצעס פון גראָוינג אַ נייַ איין קריסטאַל שיכטע אויף אַ קערפאַלי פּראַסעסט איין קריסטאַל סאַבסטרייט. די נייַע איין קריסטאַל קענען זיין פון די זעלבע מאַטעריאַל ווי די סאַבסטרייט (כאָומאַדזשיניאַס עפּיטאַקסי) אָדער אַ אַנדערש מאַטעריאַל (כעטעראַדזשיניאַס עפּיטאַקסיע). זינט די נייַע קריסטאַל שיכטע וואקסט אין אַליינמאַנט מיט די קריסטאַל אָריענטירונג פון די סאַבסטרייט, עס איז גערופן אַן עפּיטאַקסיאַל שיכטע. די ווייפער מיט די עפּיטאַקסיאַל שיכטע איז ריפערד צו ווי אַן עפּיטאַקסיאַל ווייפער (עפּיטאַקסיאַל ווייפער = עפּיטאַקסיאַל שיכטע + סאַבסטרייט). דיווייסאַז פאַבריקייטיד אויף די עפּיטאַקסיאַל שיכטע זענען גערופן "פאָרויס עפּיטאַקסי," בשעת דיווייסאַז פאַבריקייטיד אויף די סאַבסטרייט זענען ריפערד צו ווי "פאַרקערט עפּיטאַקסי," ווו די עפּיטאַקסיאַל שיכטע סערוועס בלויז ווי אַ שטיצן.

כאָומאַדזשיניאַס און כעטעראַדזשיניאַס עפּיטאַקסי

▪האָמאָגענאָוס עפּיטאַקסי:די עפּיטאַקסיאַל שיכטע און סאַבסטרייט זענען געמאכט פון די זעלבע מאַטעריאַל: למשל, סי / סי, גאַאַס / גאַאַס, גאַפּ / גאַפּ.

▪העטעראָגענעאָוס עפּיטאַקסי:די עפּיטאַקסיאַל שיכטע און סאַבסטרייט זענען געמאכט פון פאַרשידענע מאַטעריאַלס: למשל Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, עטק.

פּאַלישט וואַפערס

וואָס פּראָבלעמס עפּיטאַקסי סאָלווע?

פאַרנעם איין קריסטאַל מאַטעריאַלס אַליין זענען ניט גענוגיק צו טרעפן די ינקריסינגלי קאָמפּליצירט פאדערונגען פון סעמיקאַנדאַקטער מיטל פאַבריקיישאַן. דעריבער, אין שפּעט 1959, די דין איין קריסטאַל מאַטעריאַל גראָוט טעכניק באקאנט ווי עפּיטאַקסי איז דעוועלאָפּעד. אָבער ווי האָט עפּיטאַקסיאַל טעכנאָלאָגיע ספּאַסיפיקלי געהאָלפֿן די העכערונג פון מאַטעריאַלס? פֿאַר סיליציום, די אַנטוויקלונג פון סיליציום עפּיטאַקסי איז פארגעקומען אין אַ קריטיש צייט ווען די פאַבריקיישאַן פון הויך-אָפטקייַט, הויך-מאַכט סיליציום טראַנזיסטערז פייסט באַטייטיק שוועריקייטן. פֿון דער פּערספּעקטיוו פון טראַנזיסטאָר פּרינסאַפּאַלז, דערגרייכן הויך אָפטקייַט און מאַכט ריקווייערז אַז די ברייקדאַון וואָולטידזש פון די קאַלעקטער געגנט זאָל זיין הויך, און די סעריע קעגנשטעל איז נידעריק, דאָס הייסט אַז די זעטיקונג וואָולטידזש זאָל זיין קליין. די ערשטע פארלאנגט הויך רעסיסטיוויטי אין די קאַלעקטער מאַטעריאַל, בשעת די יענער ריקווייערז נידעריק רעסיסטיוויטי, וואָס קריייץ אַ סטירע. רידוסינג די גרעב פון די זאַמלער געגנט צו רעדוצירן סעריע קעגנשטעל וואָלט מאַכן די סיליציום ווייפער צו דין און שוואַך פֿאַר פּראַסעסינג, און לאָוערינג די רעסיסטיוויטי וואָלט קאָנפליקט מיט דער ערשטער פאָדערונג. די אַנטוויקלונג פון עפּיטאַקסיאַל טעכנאָלאָגיע הצלחה ריזאַלווד דעם אַרויסגעבן. די לייזונג איז געווען צו וואַקסן אַ הויך רעסיסטיוויטי עפּיטאַקסיאַל שיכטע אויף אַ נידעריק-רעסיסטיוויטי סאַבסטרייט. דער מיטל איז פאַבריקייטיד אויף די עפּיטאַקסיאַל שיכטע, ינשורינג די הויך ברייקדאַון וואָולטידזש פון די טראַנזיסטאָר, בשעת די נידעריק-ריזיסטיוואַטי סאַבסטרייט ראַדוסאַז די באַזע קעגנשטעל און לאָווערס די זעטיקונג וואָולטידזש, סאַלווינג די סטירע צווישן די צוויי רעקווירעמענץ.

אַדדיטיאָנאַללי, עפּיטאַקסיאַל טעקנאַלאַדזשיז פֿאַר III-V און II-VI קאַמפּאַונד סעמיקאַנדאַקטערז אַזאַ ווי GaAs, GaN און אנדערע, אַרייַנגערעכנט פארע פאַסע און פליסיק פאַסע עפּיטאַקסי, האָבן געזען באַטייַטיק אַדוואַנטידזשיז. די טעקנאַלאַדזשיז האָבן ווערן יקערדיק פֿאַר די פאַבריקיישאַן פון פילע מייקראַווייוו, אָפּטאָעלעקטראָניק און מאַכט דעוויסעס. אין באַזונדער, טעקניקס ווי מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE) און מעטאַל-אָרגאַניק כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (MOCVD) זענען הצלחה געווענדט צו דין לייַערס, סופּערלאַטטיקס, קוואַנטום וועלז, סטריינד סופּערלאַטאַסאַז און אַטאָמישע וואָג דין עפּיטאַקסיאַל לייַערס, ארויפלייגן אַ האַרט יסוד פֿאַר די אַנטוויקלונג פון נייַע סעמיקאַנדאַקטער פעלדער אַזאַ ווי "באַנד ינזשעניעריע."

אין פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַנז, רובֿ ברייט-באַנדגאַפּ סעמיקאַנדאַקטער דעוויסעס זענען פאַבריקייטיד אויף עפּיטאַקסיאַל לייַערס, מיט מאַטעריאַלס ווי סיליציום קאַרבידע (SiC) זענען געניצט בלויז ווי סאַבסטרייץ. דעריבער, קאַנטראָולינג די עפּיטאַקסיאַל שיכטע איז אַ קריטיש פאַקטאָר אין די ברייט-באַנדגאַפּ סעמיקאַנדאַקטער אינדוסטריע.

עפּיטאַקסי טעכנאָלאָגיע: זיבן שליסל פֿעיִקייטן

1. עפּיטאַקסי קענען וואַקסן אַ הויך (אָדער נידעריק) רעסיסטיוויטי שיכטע אויף אַ נידעריק (אָדער הויך) רעסיסטיוויטי סאַבסטרייט.

2. עפּיטאַקסי אַלאַוז די וווּקס פון ען (אָדער פּ) טיפּ עפּיטאַקסיאַל לייַערס אויף פּ (אָדער ען) טיפּ סאַבסטרייץ, גלייך פאָרמינג אַ פּן קנופּ אָן די פאַרגיטיקונג ישוז וואָס שטייען ווען ניצן דיפיוזשאַן צו שאַפֿן אַ פּן קנופּ אויף אַ איין קריסטאַל סאַבסטרייט.

3. ווען קאַמביינד מיט מאַסקע טעכנאָלאָגיע, סעלעקטיוו עפּיטאַקסיאַל גראָוט קענען זיין געטאן אין ספּעציפיש געביטן, ענייבאַלינג די פאַבריקיישאַן פון ינאַגרייטיד סערקאַץ און דעוויסעס מיט ספּעציעל סטראַקטשערז.

4. עפּיטאַקסיאַל גראָוט אַלאַוז פֿאַר די קאָנטראָל פון דאָפּינג טייפּס און קאַנסאַנטריישאַנז, מיט די פיייקייט צו דערגרייכן פּלוצעמדיק אָדער גראַדזשואַל ענדערונגען אין קאַנסאַנטריישאַן.

5. עפּיטאַקסי קענען וואַקסן כעטעראַדזשיניאַס, מאַלטי-לייערד, מאַלטי-קאָמפּאָנענט קאַמפּאַונדז מיט בייַטעוודיק חיבורים, אַרייַנגערעכנט הינטער-דין לייַערס.

6. עפּיטאַקסיאַל גראָוט קענען פּאַסירן בייַ טעמפּעראַטורעס אונטער די מעלטינג פונט פון דעם מאַטעריאַל, מיט אַ קאַנטראָולאַבאַל גראָוט קורס, אַלאַוינג פֿאַר אַטאָמישע-מדרגה פּינטלעכקייַט אין שיכטע גרעב.

7. עפּיטאַקסי ינייבאַלז די וווּקס פון איין קריסטאַל לייַערס פון מאַטעריאַלס וואָס קענען ניט זיין פּולד אין קריסטאַלז, אַזאַ ווי גאַן און טערנערי / קוואַטעראַרי קאַמפּאַונד סעמיקאַנדאַקטערז.

פאַרשידן עפּיטאַקסיאַל לייַערס און עפּיטאַקסיאַל פּראַסעסאַז

אין קיצער, עפּיטאַקסיאַל לייַערס פאָרשלאָגן אַ מער לייכט קאַנטראָולד און שליימעסדיק קריסטאַל סטרוקטור ווי פאַרנעם סאַבסטרייץ, וואָס איז וווילטויק פֿאַר די אַנטוויקלונג פון אַוואַנסירטע מאַטעריאַלס.