ما هي العملية الفوقية؟

نظرة عامة على العمليات الفوقية

مستمد مصطلح "epitaxy" من الكلمات اليونانية "EPI" ، بمعنى "على" ، و "سيارات الأجرة" ، بمعنى "أمر" ، مما يشير إلى الطبيعة المطلوبة للنمو البلوري. Epitaxy هي عملية حاسمة في تصنيع أشباه الموصلات ، في إشارة إلى نمو طبقة بلورية رقيقة على الركيزة البلورية. تهدف عملية Epitaxy (EPI) في تصنيع أشباه الموصلات إلى إيداع طبقة دقيقة من البلورة المفردة ، وعادة ما تكون حوالي 0.5 إلى 20 ميكرون ، على ركيزة بلورية واحدة. تعتبر عملية برنامج التحصين الموسعية الخارجي خطوة مهمة في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات ، وخاصة فيرقاقة السيليكونالتصنيع.

يسمح Epitaxy بترسب الأفلام الرقيقة التي يتم ترتيبها للغاية ويمكن تصميمها لخصائص إلكترونية محددة. هذه العملية ضرورية لإنشاء أجهزة أشباه الموصلات عالية الجودة ، مثل الثنائيات والترانزستورات والدوائر المتكاملة.

أنواع epitaxy

في عملية Epitaxy ، يتم تحديد اتجاه النمو من خلال البلورة الأساسية الأساسية.  يمكن أن يكون هناك إما طبقات أو العديد من طبقات epitaxy اعتمادًا على تكرار الترسب. يمكن استخدام عملية Epitaxy لتشكيل طبقة رقيقة من المواد التي يمكن أن تكون متشابهة أو مختلفة عن الركيزة الأساسية من حيث التركيب الكيميائي والبنية. يمكن تصنيف Epitaxy إلى فئتين أساسيتين بناءً على العلاقة بين الركيزة والطبقة الفوقية:homoepitaxyوheteroepitaxy.

بعد ذلك ، سنقوم بتحليل الاختلافات بين homoepitaxy و heteroepitaxy من أربعة أبعاد: الطبقة المزروعة ، والبنية البلورية والشبكة ، والمثال ، والتطبيق:

● homoepitaxy: يحدث هذا عندما يتم تصنيع الطبقة الفوقية من نفس المادة مثل الركيزة.

✔ الطبقة المزروعة: الطبقة المزروعة من قبل محورها هي من نفس المادة مثل طبقة الركيزة.

✔ التركيب البلوري والشبكة: التركيب البلوري وثابت الشبكة للطبقة والطبقة الفوقية هي نفسها.

✔ مثال: النمو الفوقي للسيليكون النقي للغاية على السيليكون الركيزة.

✔ التطبيق: بناء جهاز أشباه الموصلات حيث تكون طبقات من مستويات المنشطات المختلفة مطلوبة أو أفلام نقية على ركائز أقل نقية.

● heteroepitaxy: يتضمن ذلك مواد مختلفة تستخدم للطبقة والركيزة ، مثل تزايد أرسينيد الغاليوم من الألومنيوم (Algaas) على أرسينيد الغاليوم (GAAs). يتطلب heteroepitaxy الناجحة هياكل بلورية مماثلة بين المادتين لتقليل العيوب.

✔ الطبقة المزروعة: الطبقة المزروعة بحلبيا هي مادة مختلفة عن طبقة الركيزة.

✔ التركيب البلوري والشبكة: البنية البلورية وشبكة ثابتة من الركيزة والطبقة الفوقية مختلفة.

✔ مثال: أرسينيد غاليوم ينمو محركًا على ركيزة السيليكون.

✔ التطبيق: بناء جهاز أشباه الموصلات حيث هناك حاجة إلى طبقات من المواد المختلفة أو لبناء فيلم بلوري من مادة غير متوفرة كبلورة واحدة.

العوامل التي تؤثر على عملية التحصين الموسع في تصنيع أشباه الموصلات:

✔ 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 epitaxy وكثافة الطبقة الفوقية.

✔ عيوب: العيوب في epitaxy تؤدي إلى رقائق خاطئة. يجب الحفاظ على الظروف الفيزيائية المطلوبة لعملية برنامج التحصين الطبيعية التحصلية الرياضية التحصين الرياضي لنمو الطبقة الفائقة غير المعاصرة.

✔ الموقف المطلوب: يجب أن يكون النمو الفوقي في المواقف الصحيحة على البلورة. يجب أن يتم تصوير المناطق التي يجب استبعادها من العملية الفوقية بشكل صحيح لمنع النمو.

✔ التلقائي: نظرًا لأن عملية Epitaxy تجري في درجات حرارة عالية ، فقد تكون ذرات Dopant قادرة على إحضار الاختلافات في المادة.

تقنيات النمو الفوقي

هناك عدة طرق لأداء عملية Epitaxy: Epitaxy الطور السائل ، الطور المختلط الطور Epitaxy ، Epitaxy الطور الصلب ، ترسب طبقة الذرة ، ترسب البخار الكيميائي ، حزمة الحزمة الجزيئية ، إلخ. دعنا نقارن عمليتي epitaxy: CVD و MBE.

أوضاع النمو الفوقي

أوضاع نمو Epitaxy: يمكن أن يحدث النمو الفوقي من خلال أوضاع مختلفة ، والتي تؤثر على كيفية تشكيل الطبقات:

✔ (أ) فولمر ويبر (فولكس فاجن): تتميز بنمو الجزيرة ثلاثية الأبعاد حيث تحدث النواة قبل تكوين الفيلم المستمر.

✔ (ب)فرانك فان دير ميروي (FM): ينطوي على نمو طبقة تلو الأخرى ، وتعزيز سمك موحد.

✔ (ج) الجانبية (SK): مزيج من VW و FM ، بدءًا من نمو الطبقة الذي ينتقل إلى تكوين الجزيرة بعد الوصول إلى سمك حرجة.

أهمية نمو Epitaxy في تصنيع أشباه الموصلات

Epitaxy أمر حيوي لتعزيز الخواص الكهربائية للرقائق أشباه الموصلات. إن القدرة على التحكم في ملفات تعريف المنشطات وتحقيق خصائص مواد محددة تجعل Epitaxy لا غنى عنه في الإلكترونيات الحديثة.

علاوة على ذلك ، فإن العمليات الفوقية ذات أهمية متزايدة في تطوير أجهزة استشعار عالية الأداء وإلكترونيات الطاقة ، مما يعكس التطورات المستمرة في تكنولوجيا أشباه الموصلات. الدقة المطلوبة في التحكم في المعلمات مثلدرجة الحرارة والضغط ومعدل تدفق الغازأثناء النمو الفوقي أمر بالغ الأهمية لتحقيق الطبقات البلورية عالية الجودة مع الحد الأدنى من العيوب.