Apa proses epitaxalnya?

Tinjauan Proses Epitaxial

Istilah "epitaxy" berasal dari kata -kata Yunani "epi," yang berarti "di atas," dan "taksi," yang berarti "dipesan," menunjukkan sifat tertib dari pertumbuhan kristal. Epitaxy adalah proses penting dalam fabrikasi semikonduktor, mengacu pada pertumbuhan lapisan kristal tipis pada substrat kristal. Proses Epitaxy (EPI) dalam fabrikasi semikonduktor bertujuan untuk menyimpan lapisan kristal tunggal yang halus, biasanya sekitar 0,5 hingga 20 mikron, pada substrat kristal tunggal. Proses EPI adalah langkah signifikan dalam pembuatan perangkat semikonduktor, terutama diSilicon Waferpembuatan.

Epitaxy memungkinkan pengendapan film tipis yang sangat dipesan dan dapat disesuaikan untuk sifat elektronik tertentu. Proses ini sangat penting untuk membuat perangkat semikonduktor berkualitas tinggi, seperti dioda, transistor, dan sirkuit terintegrasi.

Jenis Epitaxy

Dalam proses epitaxy, orientasi pertumbuhan ditentukan oleh kristal dasar yang mendasarinya.  Mungkin ada satu atau banyak lapisan epitaxy tergantung pada pengulangan deposisi. Proses epitaxy dapat digunakan untuk membentuk lapisan tipis bahan yang dapat sama atau berbeda dari substrat yang mendasarinya dalam hal komposisi dan struktur kimia. Epitaxy dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori utama berdasarkan hubungan antara substrat dan lapisan epitaxial:HomoepitaxyDanHeteroepitaxy.

Selanjutnya, kami akan menganalisis perbedaan antara homoepitaxy dan heteroepitaxy dari empat dimensi: lapisan tumbuh, struktur kristal dan kisi, contoh, dan aplikasi:

● Homoepitaxy: Ini terjadi ketika lapisan epitaxial dibuat dari bahan yang sama dengan substrat.

✔ Lapisan Tumbuh: Lapisan yang ditanam secara epitaksial memiliki bahan yang sama dengan lapisan substrat.

✔ Struktur dan kisi kristal: Struktur kristal dan konstanta kisi dari substrat dan lapisan epitaxial adalah sama.

✔ Contohnya: Pertumbuhan epitaxial silikon yang sangat murni di atas silikon substrat.

✔ Aplikasi: Konstruksi perangkat semikonduktor di mana lapisan tingkat doping yang berbeda diperlukan atau film murni pada substrat yang kurang murni.

● Heteroepitaxy: Ini melibatkan berbagai bahan yang digunakan untuk lapisan dan substrat, seperti menanam aluminium gallium arsenide (algaas) pada gallium arsenide (GaAs). Heteroepitaxy yang berhasil membutuhkan struktur kristal yang sama antara kedua bahan untuk meminimalkan cacat.

✔ Lapisan Tumbuh: Lapisan yang ditanam secara epitaksial adalah bahan yang berbeda dari lapisan substrat.

✔ Struktur dan kisi kristal: Struktur kristal dan konstanta kisi dari substrat dan lapisan epitaxial berbeda.

✔ Contohnya: Gallium arsenide yang tumbuh secara epitaksial pada substrat silikon.

✔ Aplikasi: Konstruksi perangkat semikonduktor di mana lapisan bahan berbeda diperlukan atau untuk membangun film kristal dari bahan yang tidak tersedia sebagai kristal tunggal.

Faktor -faktor yang mempengaruhi proses EPI dalam fabrikasi semikonduktor:

✔ Suhu: Mempengaruhi laju epitaxy dan kepadatan lapisan epitaxial. Suhu yang diperlukan untuk proses epitaks lebih tinggi dari suhu kamar, dan nilainya tergantung pada jenis epitaks.

✔ Tekanan: Mempengaruhi laju epitaxy dan kepadatan lapisan epitaxial.

✔ Cacat: Cacat pada epitaks menyebabkan wafer yang salah. Kondisi fisik yang diperlukan untuk proses EPI harus dipertahankan untuk pertumbuhan lapisan epitaxial yang tidak rusak.

✔ Posisi yang diinginkan: Pertumbuhan epitaxial harus berada di posisi yang benar pada kristal. Daerah yang harus dikecualikan dari proses epitaxial harus difilmkan dengan benar untuk mencegah pertumbuhan.

✔ Autodoping: Karena proses epitaks dilakukan pada suhu tinggi, atom dopan mungkin mampu membawa variasi material.

Teknik pertumbuhan epitaxial

Ada beberapa metode untuk melakukan proses epitaxy: epitaxy fase cair, epitaxy fase uap hibrida, epitaxy fase padat, deposisi lapisan atom, deposisi uap kimia, epitaxy balok molekul, dll. Mari kita bandingkan dua proses epitaks: CVD dan MBE.

Mode pertumbuhan epitaxial

Mode pertumbuhan epitaks: Pertumbuhan epitaxial dapat terjadi melalui mode yang berbeda, yang mempengaruhi bagaimana lapisan terbentuk:

✔ (a) Volmer-Weber (VW): Ditandai oleh pertumbuhan pulau tiga dimensi di mana nukleasi terjadi sebelum pembentukan film berkelanjutan.

✔ (b)Frank-Van der Merwe (FM): Melibatkan pertumbuhan lapisan demi lapis, mempromosikan ketebalan yang seragam.

✔ (c) The Side-Krastans (SK): Kombinasi VW dan FM, dimulai dengan pertumbuhan lapisan yang beralih ke pembentukan pulau setelah ketebalan kritis tercapai.

Pentingnya pertumbuhan lambang dalam manufaktur semikonduktor

Epitaxy sangat penting untuk meningkatkan sifat listrik wafer semikonduktor. Kemampuan untuk mengontrol profil doping dan mencapai karakteristik material spesifik membuat epitaxy sangat diperlukan dalam elektronik modern.

Selain itu, proses epitaxial semakin signifikan dalam mengembangkan sensor kinerja tinggi dan elektronik daya, yang mencerminkan kemajuan berkelanjutan dalam teknologi semikonduktor. Presisi yang diperlukan dalam pengendalian parameter sepertilaju aliran suhu, tekanan, dan gasSelama pertumbuhan epitaxial sangat penting untuk mencapai lapisan kristal berkualitas tinggi dengan cacat minimal.