ما هي عملية epitaxy أشباه الموصلات؟

إنه مثالي لبناء دوائر متكاملة أو أجهزة أشباه الموصلات على طبقة أساسية بلورية مثالية. النفوق(EPI) تهدف العملية في تصنيع أشباه الموصلات إلى إيداع طبقة ذات بلور أحادي ، وعادة ما تكون حوالي 0.5 إلى 20 ميكرون ، على ركيزة ذات بلورة واحدة. تعتبر عملية Epitaxy خطوة مهمة في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات ، وخاصة في تصنيع رقاقة السيليكون.

عملية Epitaxy (epi) في تصنيع أشباه الموصلات

نظرة عامة على epitaxy في تصنيع أشباه الموصلات
ما هذا	تتيح عملية Epitaxy (EPI) في تصنيع أشباه الموصلات نمو طبقة بلورية رقيقة في اتجاه معين أعلى الركيزة البلورية.
هدف	في تصنيع أشباه الموصلات، الهدف من العملية الفوقية هو جعل الإلكترونات تنتقل بكفاءة أكبر عبر الجهاز. في بناء أجهزة أشباه الموصلات، يتم تضمين الطبقات الفوقية لتحسين الهيكل وجعله موحدًا.
عملية	تسمح عملية Epitaxy بنمو الطبقات الفوقية ذات النقاء العالي على ركيزة من نفس المادة. في بعض مواد أشباه الموصلات ، مثل الترانزستورات ثنائية القطب غير المتجانسة (HBTS) أو الترانزستورات في مجال أكسيد أشباه الموصلات (MOSFETs) ، يتم استخدام عملية epitaxy لتنمية طبقة من المواد مختلفة عن الركيزة. إنها عملية epitaxy التي تجعل من الممكن نمو طبقة مخدرة منخفضة الكثافة على طبقة من المواد المخدرة للغاية.

نظرة عامة على Epitaxy في تصنيع أشباه الموصلات

ما هي عملية Epitaxy (EPI) في تصنيع أشباه الموصلات تسمح بنمو طبقة بلورية رقيقة في اتجاه معين أعلى الركيزة البلورية.

الهدف في تصنيع أشباه الموصلات ، الهدف من عملية Epitaxy هو جعل الإلكترونات تنقل بشكل أكثر كفاءة من خلال الجهاز. في بناء أجهزة أشباه الموصلات ، يتم تضمين طبقات epitaxy لتحسين وجعل الهيكل موحد.

معالجةنفوقتسمح هذه العملية بنمو طبقات فوقية عالية النقاء على ركيزة من نفس المادة. في بعض المواد شبه الموصلة، مثل الترانزستورات ثنائية القطب غير المتجانسة (HBTs) أو ترانزستورات التأثير الميداني لأشباه الموصلات المعدنية (MOSFETs)، يتم استخدام عملية التنقيح لتنمية طبقة من مادة مختلفة عن الركيزة. إنها العملية الفوقية التي تجعل من الممكن تنمية طبقة مخدرة منخفضة الكثافة على طبقة من مادة مخدرة للغاية.

نظرة عامة على عملية الفوقية في تصنيع أشباه الموصلات

ما هي عملية Epitaxy (EPI) في تصنيع أشباه الموصلات يسمح بنمو طبقة بلورية رقيقة في اتجاه معين أعلى الركيزة البلورية.

الهدف في تصنيع أشباه الموصلات، الهدف من عملية النفوق هو جعل الإلكترونات يتم نقلها عبر الجهاز بكفاءة أكبر. في بناء أجهزة أشباه الموصلات، يتم تضمين الطبقات الفوقية لتحسين الهيكل وجعله موحدًا.

تسمح العملية الفوقية بنمو طبقات فوقية عالية النقاء على ركيزة من نفس المادة. في بعض المواد شبه الموصلة، مثل الترانزستورات ثنائية القطب غير المتجانسة (HBTs) أو ترانزستورات التأثير الميداني لأشباه الموصلات المعدنية (MOSFETs)، يتم استخدام عملية التنقيح لتنمية طبقة من مادة مختلفة عن الركيزة. إنها العملية الفوقية التي تجعل من الممكن تنمية طبقة مخدرة منخفضة الكثافة على طبقة من مادة مخدرة للغاية.

أنواع العمليات الفوقي في تصنيع أشباه الموصلات

في العملية الفوقي، يتم تحديد اتجاه النمو بواسطة بلورة الركيزة الأساسية. اعتمادا على تكرار الترسيب، يمكن أن تكون هناك طبقة واحدة أو أكثر من الطبقات الفوقية. يمكن استخدام العمليات الفوقي لتشكيل طبقات رقيقة من المادة التي تكون متماثلة أو مختلفة في التركيب الكيميائي والبنية عن الركيزة الأساسية.

نوعان من عمليات Epi
صفات	homoنفوق	التغاير
طبقات النمو	طبقة النمو الفوقية هي نفس المادة مثل طبقة الركيزة	طبقة النمو الفوقية هي مادة مختلفة عن طبقة الركيزة
البنية البلورية والشبكة	التركيب البلوري وثابت الشبكة للطبقة السفلية والطبقة الفوقية متماثلان	البنية البلورية وشبكة ثابتة من الركيزة والطبقة الفوقية مختلفة
أمثلة	النمو الفوقي للسيليكون عالي النقاء على ركيزة السيليكون	النمو الفوقي لأروسنييد الغاليوم على ركيزة السيليكون
التطبيقات	تتطلب هياكل أجهزة أشباه الموصلات طبقات من مستويات مختلفة من المنشطات أو أفلام نقية على ركائز أقل نقاء	تتطلب هياكل أجهزة أشباه الموصلات طبقات من مواد مختلفة أو بناء أفلام بلورية من مواد لا يمكن الحصول عليها كبلورات مفردة

نوعان من عمليات Epi

صفاتHomoepitaxy heteroنفوق

طبقات النمو طبقة النمو الفوقي هي نفس مادة طبقة الركيزة طبقة النمو الفوقي هي مادة مختلفة عن طبقة الركيزة

التركيب البلوري والشبكة: التركيب البلوري وثابت الشبكة للطبقة الفوقية والركيزة متماثلان. يختلف التركيب البلوري وثابت الشبكة للطبقة الفوقية والركيزة

أمثلة على النمو الفوقي للسيليكون عالي النقاء على النمو الفوقي للركيزة السيليكون من أرسينيد الغاليوم على ركيزة السيليكون

التطبيقات هياكل جهاز أشباه الموصلات تتطلب طبقات من مستويات المنشطات المختلفة أو الأفلام النقية على هياكل أجهزة أشباه الموصلات الأقل نقية تتطلب طبقات من المواد المختلفة أو بناء أفلام بلورية من المواد التي لا يمكن الحصول عليها كبلورات واحدة

نوعان من عمليات Epi

خصائص Homoepitaxy Heteroنفوق

طبقة النمو طبقة النمو الفوقي هي نفس مادة طبقة الركيزة طبقة النمو الفوقي هي مادة مختلفة عن طبقة الركيزة

البنية البلورية والشبكة ، هيكل البلورة وشبكة ثابتة للطبقة الفوقية والطبقة الفوقية هي نفسها هي البنية البلورية وشبكة ثابتة للركيزة والطبقة الفوقية مختلفة

أمثلة النمو الفوقي للسيليكون عالي النقاء على ركيزة السيليكون النمو الفوقي لزرنيخيد الغاليوم على ركيزة السيليكون

التطبيقات هياكل أجهزة أشباه الموصلات التي تتطلب طبقات من مستويات المنشطات المختلفة أو الأفلام النقية على هياكل أجهزة أشباه الموصلات الأقل نقية تتطلب طبقات من مواد مختلفة أو بناء أفلام بلورية من المواد التي لا يمكن الحصول عليها كبلورات واحدة

العوامل التي تؤثر على العمليات الفوقية في تصنيع أشباه الموصلات

 

عوامل	وصف
درجة حرارة	يؤثر على معدل epitaxy وكثافة الطبقة الفوقية. تكون درجة الحرارة المطلوبة لعملية Epitaxy أعلى من درجة حرارة الغرفة وتعتمد القيمة على نوع Epitaxy.
ضغط	يؤثر على معدل الفوقي وكثافة الطبقة الفوقية.
عيوب	العيوب في epitaxy تؤدي إلى رقائق معيبة. يجب الحفاظ على الظروف المادية المطلوبة لعملية epitaxy لنمو الطبقة الفوقية الخالية من العيوب.
الموقف المطلوب	يجب أن تنمو عملية epitaxy على الموضع الصحيح للكريستال. يجب أن تكون المناطق التي لا يكون فيها النمو مرغوبًا خلال العملية مغلفة بشكل صحيح لمنع النمو.
تدرك الذات	نظرًا لأن عملية الفوقية تتم عند درجات حرارة عالية، فقد تكون الذرات المشابهة قادرة على إحداث تغييرات في المادة.

وصف العوامل

تؤثر درجة الحرارة على معدل الفوقي وكثافة الطبقة الفوقية. درجة الحرارة المطلوبة لعملية النفوق أعلى من درجة حرارة الغرفة وتعتمد القيمة على نوع النفوق.

يؤثر الضغط على معدل epitaxy وكثافة الطبقة الفوقية.

عيوب العيوب في epitaxy تؤدي إلى رقائق معيبة. يجب الحفاظ على الظروف المادية المطلوبة لعملية epitaxy لنمو الطبقة الفوقية الخالية من العيوب.

الموضع المطلوب يجب أن تنمو عملية النفوق على الموضع الصحيح للبلورة. يجب تغطية المناطق التي لا يكون فيها النمو مرغوبًا أثناء العملية بشكل صحيح لمنع النمو.

التطعيم الذاتي بما أن عملية التنقيع تتم عند درجات حرارة عالية، فقد تكون الذرات المشابهة قادرة على إحداث تغييرات في المادة.

وصف العامل

تؤثر درجة الحرارة على معدل الفوقي وكثافة الطبقة الفوقية. درجة الحرارة المطلوبة لعملية الفوقي أعلى من درجة حرارة الغرفة، وتعتمد القيمة على نوع الفوقاني.

يؤثر الضغط على معدل epitaxy وكثافة الطبقة الفوقية.

عيوب العيوب في epitaxy تؤدي إلى رقائق معيبة. يجب الحفاظ على الظروف المادية المطلوبة لعملية epitaxy لنمو الطبقة الفوقية الخالية من العيوب.

الموقع المطلوب يجب أن تنمو عملية epitaxy في الموقع الصحيح للكريستال. يجب أن تكون المجالات التي لا يكون فيها النمو مرغوبًا خلال هذه العملية مغلفة بشكل صحيح لمنع النمو.

تعقّل الذات نظرًا لأن عملية Epitaxy يتم في درجات حرارة عالية ، فقد تكون ذرات Dopant قادرة على إحداث تغييرات في المادة.

الكثافة الفوقي ومعدل

كثافة النمو الفوقي هي عدد الذرات لكل وحدة حجم من المواد في طبقة النمو الفوقي. عوامل مثل درجة الحرارة والضغط ونوع الركيزة شبه الموصل تؤثر على النمو الفوقي. بشكل عام ، تختلف كثافة الطبقة الفوقية مع العوامل المذكورة أعلاه. وتسمى السرعة التي تنمو بها الطبقة الفوقية معدل epitaxy.

إذا تمت زراعة النفوق في المكان والاتجاه المناسبين، فإن معدل النمو سيكون مرتفعاً والعكس صحيح. على غرار كثافة الطبقة الفوقية، يعتمد معدل الفوقي أيضًا على العوامل الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط ونوع مادة الركيزة.

يزداد المعدل الفوقي عند درجات الحرارة المرتفعة والضغوط المنخفضة. ويعتمد معدل النفوق أيضًا على اتجاه بنية الركيزة، وتركيز المواد المتفاعلة، وتقنية النمو المستخدمة.

أساليب عملية Epitaxy

هناك عدة طرق الفوقية:تنضيد الطور السائل (LPE)، epitaxy المرحلة الهجينة ، Epitaxy ، الطور الصلب ،ترسب الطبقة الذرية, ترسب البخار الكيميائي, شعاع الجزيئي نفوق، إلخ. دعونا نقارن بين عمليتين نفوقيتين: CVD وMBE.

ترسب البخار الكيميائي (CVD) الحزمة الجزيئية Epitaxy (MBE)

العملية المادية العملية الكيميائية

ينطوي على تفاعل كيميائي يحدث عندما يلتقي سلائف الغاز بركيزة ساخنة في غرفة نمو أو مفاعل يتم تسخين المادة المراد ترسبها في ظل ظروف الفراغ

التحكم الدقيق لعملية نمو الفيلم تحكم دقيق في سمك وتكوين الطبقة المزروعة

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب طبقات مختصرة عالية الجودة للتطبيقات التي تتطلب طبقات مخدرة للغاية للغاية

الطريقة الأكثر استخدامًا هي الطريقة الأكثر تكلفة

ترسيب البخار الكيميائي (CVD)	تنضيد الشعاع الجزيئي (MBE)
العملية الكيميائية	العملية البدنية
يتضمن تفاعلًا كيميائيًا يحدث عندما يلتقي سلائف الغاز بركيزة ساخنة في غرفة نمو أو مفاعل	يتم تسخين المادة المراد ترسيبها تحت ظروف الفراغ
التحكم الدقيق في عملية نمو الأفلام الرقيقة	التحكم الدقيق في سمك وتكوين الطبقة المزروعة
تستخدم في التطبيقات التي تتطلب طبقات الفوقي عالية الجودة	تستخدم في التطبيقات التي تتطلب طبقات مختصرة للغاية
الطريقة الأكثر استخداما	طريقة أكثر تكلفة

ترسب البخار الكيميائي (CVD) الحزمة الجزيئية Epitaxy (MBE)

العملية الكيميائية العملية الفيزيائية

يتضمن تفاعلًا كيميائيًا يحدث عندما يلتقي سلائف الغاز بركيزة ساخنة في غرفة النمو أو المفاعل. يتم تسخين المادة المراد ترسيبها في ظل ظروف الفراغ

تحكم دقيق لعملية نمو الفيلم الرفيعة السيطرة الدقيقة على سماكة وتكوين الطبقة المزروعة

يستخدم في التطبيقات التي تتطلب طبقات فوقي عالية الجودة يستخدم في التطبيقات التي تتطلب طبقات فوقي دقيقة للغاية

الطريقة الأكثر استخدامًا هي الطريقة الأكثر تكلفة

تعتبر عملية Epitaxy مهمة في تصنيع أشباه الموصلات ؛ يحسن أداء

أجهزة أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة. إنها واحدة من العمليات الرئيسية في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات التي تؤثر على جودة الجهاز وخصائصها والأداء الكهربائي.