رشد اپیتاکسیال، که اغلب به عنوان اپیتاکسی نیز شناخته میشود، یکی از مهمترین فرآیندها در ساخت مواد و دستگاههای نیمههادی است. به اصطلاح رشد اپیتاکسیال در شرایط خاصی در بستر تک کریستالی بر روی رشد یک لایه از فرآیند فیلم تک محصولی است، رشد فیلم تک کریستالی لایه اپیتاکسیال نامیده میشود. فناوری اپیتاکسیال در اوایل دهه 1960 در تحقیقات فیلم نازک تک کریستالی سیلیکون بر اساس ظهور توسعه یافت. اکنون نزدیک به نیم قرن است که مردم توانستهاند انواع فیلمهای نیمههادی را تحت شرایط خاصی از رشد اپیتاکسیال تحقق بخشند. فناوری اپیتاکسیال بسیاری از مشکلات را در اجزای گسسته نیمههادی و مدارهای مجتمع حل کرده و عملکرد دستگاه را تا حد زیادی بهبود بخشیده است. فیلم اپیتاکسیال میتواند ضخامت و خواص آلایش خود را با دقت بیشتری کنترل کند، این ویژگی منجر به توسعه سریع مدارهای مجتمع نیمههادی شده و آنها را به مرحلهای کاملتر رسانده است. تک کریستال سیلیکون با برش، سنگزنی، صیقل دادن و سایر تکنیکهای پردازش، برای بدست آوردن ورق صیقل داده شده، میتوانید اجزای گسسته و مدارهای مجتمع را روی آن بسازید. اما در بسیاری از موارد، این ورق صیقلی فقط به عنوان یک تکیهگاه مکانیکی برای زیرلایه عمل میکند، که در آن ابتدا لازم است یک لایه از فیلم تک کریستالی با نوع رسانایی و مقاومت ویژه مناسب رشد داده شود و سپس اجزای گسسته یا مدارهای مجتمع در یک فیلم تک کریستالی تولید شوند. این روش، به عنوان مثال، در تولید ترانزیستورهای سیلیکونی با فرکانس بالا و توان بالا استفاده میشود و تضاد بین ولتاژ شکست و مقاومت سری را حل میکند. کلکتور ترانزیستور به ولتاژ شکست بالایی نیاز دارد که توسط مقاومت ویژه محل اتصال pn ویفر سیلیکونی تعیین میشود. برای برآورده کردن این نیاز، به مواد با مقاومت بالا نیاز است. افراد در مواد با مقاومت کم نوع n به شدت آلاییده شده روی لایه اپیتاکسیال با ضخامت چند تا دوازده میکرون، لایه n با مقاومت بالا و آلاییده شده سبک تولید ترانزیستور در لایه اپیتاکسیال، که ولتاژ شکست بالای مورد نیاز برای مقاومت ویژه بالا و مقاومت سری کلکتور پایین مورد نیاز برای مقاومت ویژه پایین زیرلایه را حل میکند، تضاد بین.
رشد اپیتاکسیال فاز گازی، اولین کاربرد در حوزه نیمههادیها از یک فناوری رشد اپیتاکسیال بالغتر است که نقش مهمی در توسعه علم نیمههادیها ایفا میکند و به کیفیت مواد و دستگاههای نیمههادی و بهبود عملکرد آنها کمک زیادی میکند. در حال حاضر، تهیه فیلم اپیتاکسیال تک کریستال نیمههادی مهمترین روش رسوب بخار شیمیایی است. رسوب بخار شیمیایی، یعنی استفاده از مواد گازی روی سطح جامد واکنش شیمیایی، فرآیند تولید رسوبات جامد است. فناوری CVD میتواند فیلمهای تک کریستالی با کیفیت بالا را رشد دهد تا نوع آلایش و ضخامت اپیتاکسیال مورد نیاز را به دست آورد، تولید انبوه را آسان کند و بنابراین به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است. در صنعت، ویفر اپیتاکسیال تهیه شده توسط CVD اغلب دارای یک یا چند لایه مدفون است که میتوان از آنها برای کنترل ساختار دستگاه و توزیع آلایش از طریق انتشار یا کاشت یون استفاده کرد. خواص فیزیکی لایه اپیتاکسیال CVD با مواد تودهای متفاوت است و میزان اکسیژن و کربن لایه اپیتاکسیال به طور کلی بسیار کم است که این مزیت آن است. با این حال، لایه اپیتاکسیال CVD به راحتی خود-آلایش تشکیل میشود، در کاربردهای عملی باید اقدامات خاصی برای کاهش خود-آلایش لایه اپیتاکسیال انجام شود. فناوری CVD هنوز در برخی از جنبههای فرآیند تجربی در وضعیت خوبی قرار دارد و نیاز به تحقیقات عمیقتری دارد تا به توسعه فناوری CVD ادامه دهد.
مکانیسم رشد CVD بسیار پیچیده است، در واکنش شیمیایی معمولاً شامل اجزا و مواد متنوعی است که میتواند تعدادی محصول واسطه تولید کند و متغیرهای مستقل زیادی مانند دما، فشار، سرعت جریان گاز و غیره وجود دارد. فرآیند اپیتاکسیال دارای تعدادی رفت و برگشت متوالی است که یکدیگر را توسعه و بهبود میدهند. فرآیند اپیتاکسیال دارای مراحل متوالی، متقابلاً در حال گسترش و تکمیل است. برای تجزیه و تحلیل فرآیند و مکانیسم رشد اپیتاکسیال CVD، ابتدا باید حلالیت مواد واکنشپذیر در فاز گازی، فشار جزئی تعادل گازهای مختلف، فرآیندهای سینتیکی و ترمودینامیکی روشن شود. سپس باید انتقال جرم گازهای واکنشپذیر از فاز گازی به سطح زیرلایه، تشکیل لایه مرزی جریان گاز و سطح زیرلایه، رشد هسته و همچنین واکنش سطحی، انتشار و مهاجرت را درک کرد و در نهایت فیلم مورد نظر را تولید کرد. در فرآیند رشد CVD، توسعه و پیشرفت راکتور نقش حیاتی دارد که تا حد زیادی کیفیت لایه اپیتاکسیال را تعیین میکند. مورفولوژی سطح لایه اپیتاکسیال، عیوب شبکه، توزیع و کنترل ناخالصیها، ضخامت و یکنواختی لایه اپیتاکسیال مستقیماً بر عملکرد و بازده دستگاه تأثیر میگذارد.
–این مقاله توسط منتشر شده استتولید کننده دستگاه پوشش دهی در خلاءگوانگدونگ ژنهوا
زمان ارسال: مه-04-2024