الركيزة مقابل الـ Epitaxy: الركيزتين في تصنيع رقائق أشباه الموصلات

I. التعريفات الأساسية للترطيبات

القالبوالتشريحهما مفهومان مختلفتان بشكل أساسي ولكنهما مترابطان بشكل وثيق في تصنيع رقائق أشباه الموصلات.

القالب:
الركيزة عادة ما تكون مادة بلورية واحدة عالية النقاء وعالية الجودة والتي تعمل كـ "أساس" لجميع عمليات أشباه الموصلات اللاحقة.أنها توفر ليس فقط الدعم الميكانيكي ولكن أيضا نموذج شبكة مرتبة بشكل جيد ضرورية لصنع الجهاز.
 

المواد الشائعة تشمل:السيليكون (Si) ، كربيد السيليكون (SiC) ، الزعفر (Al2O3) ، غاليوم آرسنيد (GaAs) ، الخ

(إيباتاكسي)
يشير الإبتاكسي إلى النمو المسيطر لفيلم أحادي بلوري جديد عالي الجودة على سطح الركيزة. يُعرف هذا الفيلم باسمطبقة الشوكية.
يمكن أن تكون الطبقة الشوكية من نفس المادة التي يتم استخدامها في التربة (تشخيص الجثث) أو مادة مختلفة (الهيترويبيتاكسي)

II. العلاقة في عملية تصنيع الوافر

الخطوة الأولى: إعداد القالب
يتم إنتاج رقائق بلورية واحدة عالية النقاء باستخدام طرق مثل عملية Czochralski أو تقنية المنطقة العائمة.الوجبات جاهزة للاستخدام كجزء من الركيزة.

المرحلة الثانية: النمو القصبي
يتم زراعة طبقة بلورية واحدة عالية الجودة على سطح الركيزة. الطبقة القاعدية غالباً ما تكون ذات نقاء أعلى ، وتركيز مكافحة مسيطرة ، وسمك محدد بدقة ،وأقل العيوب الهيكلية لتلبية متطلبات تصميم الأجهزة الخاصة.

الثالث: ما هو الركيزة؟ دورها وأهميتها

الوظيفة 1: الدعم الميكانيكي
يعمل الركيزة كمنصة لجميع العمليات والأجهزة اللاحقة. يجب أن تمتلك قوة ميكانيكية كافية واستقرار أبعاد.

الوظيفة 2: نموذج الشبكة
يحدد بنية الشبكة البلورية للجزء الرئيسي نوعية البلورية للطبقة الشوكية ، والتي تؤثر بدورها بشكل مباشر على أداء الجهاز.

الوظيفة 3: الأساس الكهربائي
الخصائص الكهربائية الجوهرية للمادة الراسخة تؤثر على الخصائص الأساسية للشريحة مثل التوصيل والمقاومة.

مثال:
تعمل رقاقة السيليكون البلورية الواحدة البالغة 6 بوصات كنقطة انطلاق في معظم مصانع أشباه الموصلات. تبدأ جميع الدوائر المتكاملة CMOS والأجهزة البصرية تقريبًا بأساس السيليكون.

ما هو الـ (إيباتاكسي) ؟ مبادئ وأساليب التحضير

مبدأ النمو القصبي:
Epitaxy involves the atomic-scale deposition of a new single crystal layer that aligns with the lattice structure of the underlying substrate—similar to decorating a well-laid foundation with high-grade materials.

تقنيات نمو الشوكة الشائعة:

• إبتاكسي في مرحلة البخار (VPE):الطريقة الأكثر استخدامًا. يتم إدخال السلائف الغازية إلى غرفة تفاعل عالية درجة الحرارة ، حيث يتم إيداعها وتبلورها على سطح الركيزة. على سبيل المثال ،غالبا ما تستخدم سيلكون إبتاكسي تيتراكلوريد السيلكون أو تريكلوروسيلان كمصادر غاز.- نعم

• التهاب الدم في المرحلة السائلة:يتم إيداع المواد وتبلورها في شكل سائل على الركيزة ، أساسًا للشرائح شبه الموصلة المركبة.

• إبتاكسي الشعاع الجزيئي (MBE):طريقة عالية الدقة تتم تحت فراغ فائق الجودة، مثالية لصناعة الهياكل الكمية المتقدمة والشبكات الفائقة.

• ترسب البخار الكيميائي المعدني العضوي (MOCVD):مناسبة بشكل خاص لشرائح أشباه الموصلات الثالثة والخامسة مثل GaN و GaAs.

وظائف Epitaxy:

• تحسين نقاء السطح وسطحته:حتى القالب الملمع له عيوب مجهرية، وخلق البيتاكسية طبقة سطحية خالية تقريبا من العيوب.

• الخصائص الكهربائية والهيكلية المخصصةيسمح بالتحكم الدقيق في نوع الدوبينج (النوع N / النوع P) ، التركيز، وسمك الطبقة لتلبية المتطلبات الوظيفية الخاصة.

• يمكّن التركيبات المتعددة الطبقات أو الهيتروسكترات:ضرورية لهياكل مثل الآبار الكمية المتعددة والشبكات الفائقة، والتي لا يمكن تحقيقها إلا من خلال النمو البصري.

الخامس: الاختلافات بين الـ هوميوبيتاكسي و الـ هيتروبيتاكسي و تطبيقاتها

التشريح
تتكون الطبقة الرأسية والطبقة الشوكية من نفس المادة (على سبيل المثال ، الطبقة الشوكية Si على Si substrate).

• المزايا:يسمح بتحسين جودة السطح بشكل كبير ، وتقليل كثافة العيوب ، وتحسين إنتاجية الجهاز واتساقها.

• التطبيقات:تستخدم على نطاق واسع في أجهزة الطاقة والدوائر المتكاملة.

(الـ (هيترويبيتاكسي
الصفحة الظهرية والطبقة الظهرية هي من مواد مختلفة (على سبيل المثال ، الطبقة الظهرية GaN على الصفحة الظهرية من الزفير).

• المزايا:يجمع بين الخصائص المرجوة للمواد المختلفة لتحقيق أداء كهربائي ونظري متفوق، يتجاوز قيود أنظمة المواد الواحدة.

• العيوب:غالبًا ما يؤدي عدم تطابق الشبكة والاختلافات في معامل التوسع الحراري إلى الإجهاد والانحرافات وغيرها من العيوب التي تتطلب طبقات عازلة أو تحسينات هيكلية.

• التطبيقات:شائعة في مصابيح LED والليزر والترانزستورات عالية التردد. غالبًا ما ينمو GaN على الأزرق أو السيليكون أو الركائز SiC.

الدور الحاسم لـ (إبيتاكسي) في أشباه الموصلات من الجيل الثالث

في أشباه الموصلات من الجيل الثالث (مثل SiC و GaN) ، تعتمد جميع أجهزة الطاقة والبصريات المتقدمة تقريبًا على الطبقات البصرية.

المثال: أجهزة SiC:
يتم تحديد المعلمات الرئيسية مثل فولتاج الانهيار ومقاومة التشغيل من خلال سمك وتركيز الدوبينج للطبقة القاعية.يقدم الركيزة SiC الدعم الميكانيكي ونموذج الشبكة، لكن الطبقة الشوكية تحدد أداء الجهاز الفعلي.

كلما زادت سمكية الطبقة الظهرية وخلوتها من العيوب، زادت جهد الانهيار وأفضل الأداء.

ولذلك، في صناعة أشباه الموصلات واسعة النطاق، تقنية النمو البصري تحدد مباشرة سقف أداء الأجهزة النهائية.

منتجات ذات صلة

12 بوصة سيفي كربيد السيليكون 300 ملم سيفي كربيد السيليكون

4H/6H P-Type Sic Wafer 4 بوصة 6 بوصة Z Grade P Grade D Grade Off Axis 2.0°-4.0° نحو الدوبينج من النوع P