ဆီလီကွန်(Si) epitaxy ပြင်ဆင်မှုနည်းပညာ

ဆီလီကွန်(Si) epitaxyပြင်ဆင်မှုနည်းပညာ

epitaxial ကြီးထွားမှုဟူသည် အဘယ်နည်း။

· တစ်ခုတည်းသော crystal material တစ်ခုတည်းသည် ကြီးထွားလာနေသော semiconductor ကိရိယာများ ထုတ်လုပ်မှု၏ လိုအပ်ချက်ကို မဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်ပါ။ 1959 နှစ်ကုန်မှာ အလွှာတစ်လွှာ၊crystal တစ်ခုတည်းပစ္စည်းကြီးထွားမှုနည်းပညာ - epitaxial ကြီးထွားမှုကိုတီထွင်ခဲ့သည်။

Epitaxial ကြီးထွားမှုသည် အချို့သောအခြေအနေများအောက်တွင် ဖြတ်တောက်ခြင်း၊ ကြိတ်ခွဲခြင်းနှင့် ပွတ်ခြင်းတို့ဖြင့် ဂရုတစိုက်လုပ်ဆောင်သည့် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသည့် ပစ္စည်းအလွှာကို ကြီးထွားစေရန်ဖြစ်သည်။ စိုက်ပျိုးထားသော တစ်ခုတည်းသော ထုတ်ကုန်အလွှာသည် အလွှာပါးလွှာ၏ တိုးချဲ့မှုဖြစ်သောကြောင့် ကြီးထွားလာသော ပစ္စည်းအလွှာကို epitaxial အလွှာဟုခေါ်သည်။

epitaxial အလွှာ၏ဂုဏ်သတ္တိများအားဖြင့်အမျိုးအစားခွဲခြား

·တစ်သားတည်းဖြစ်နေသော epitaxy: ဟိepitaxial အလွှာပစ္စည်း၏ လိုက်လျောညီထွေမှုကို ထိန်းသိမ်းကာ အရည်အသွေးမြင့် ထုတ်ကုန်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများ ရရှိစေရန် ကူညီပေးသည့် အောက်စထရီးယားပစ္စည်းနှင့် အတူတူပင် ဖြစ်သည်။

·ကွဲပြားသော epitaxy: ဟိepitaxial အလွှာsubstrate material နဲ့ မတူပါဘူး။ သင့်လျော်သောအလွှာကိုရွေးချယ်ခြင်းဖြင့်၊ ကြီးထွားမှုအခြေအနေများကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်နိုင်ပြီး ပစ္စည်း၏အသုံးချပရိုဂရမ်အကွာအဝေးကို ချဲ့ထွင်နိုင်သော်လည်း ရာဇမတ်ကွက်မညီမှုနှင့် အပူချဲ့ထွင်မှုကွာခြားချက်များကြောင့် စိန်ခေါ်မှုများကို ကျော်လွှားရန် လိုအပ်ပါသည်။

စက်အနေအထားအလိုက် အမျိုးအစားခွဲခြားခြင်း။

အပြုသဘောဆောင်သော epitaxy- ဆိုသည်မှာ ပုံဆောင်ခဲများကြီးထွားနေချိန်တွင် အလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် epitaxial အလွှာတစ်ခုဖွဲ့စည်းခြင်းကို ရည်ညွှန်းပြီး စက်ပစ္စည်းကို epitaxial အလွှာပေါ်တွင်ပြုလုပ်ထားသည်။

Reverse epitaxy- အပြုသဘောဆောင်သော epitaxy နှင့်ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ ကိရိယာသည် ကိရိယာဖွဲ့စည်းပုံတွင် epitaxial အလွှာကိုဖွဲ့စည်းထားသော်လည်း၊ ကိရိယာကို အလွှာပေါ်တွင် တိုက်ရိုက်ထုတ်လုပ်ထားသည်။

အပလီကေးရှင်းကွာခြားချက်များ- တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းထုတ်လုပ်ခြင်းတွင် နှစ်ခု၏အသုံးချမှုသည် လိုအပ်သောပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများနှင့် စက်ပစ္စည်းဒီဇိုင်းလိုအပ်ချက်များအပေါ် မူတည်ပြီး တစ်ခုစီသည် မတူညီသောလုပ်ငန်းစဉ်စီးဆင်းမှုနှင့် နည်းပညာဆိုင်ရာလိုအပ်ချက်များအတွက် သင့်လျော်သည်။

epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းအားဖြင့်အမျိုးအစားခွဲခြား

· Direct epitaxy သည် ကြီးထွားလာသော ပစ္စည်း အက်တမ်များကို လုံလောက်သော စွမ်းအင်ရရှိစေရန် အပူပေးခြင်း၊ အီလက်ထရွန် ဗုံးကြဲခြင်း သို့မဟုတ် ပြင်ပလျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို အသုံးပြုခြင်း နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး၊ လေဟာနယ် စုဆောင်းခြင်း၊ sputtering၊ sublimation စသည်တို့ကဲ့သို့သော epitaxial ကြီးထွားမှုကို ပြီးမြောက်စေရန် အလွှာအပေါ်ယံသို့ တိုက်ရိုက်ရွှေ့ပြောင်းပြီး အပ်နှံခြင်းနည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ သို့သော် ဤနည်းလမ်းသည် စက်ကိရိယာအတွက် တင်းကျပ်သောလိုအပ်ချက်များရှိသည်။ ဖလင်၏ ခံနိုင်ရည်နှင့် အထူသည် ထပ်တလဲလဲနိုင်မှု အားနည်းသောကြောင့် ဆီလီကွန် epitaxial ထုတ်လုပ်မှုတွင် အသုံးမပြုရသေးပါ။

· Indirect epitaxy ဆိုသည်မှာ အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် chemical vapor deposition (CVD) ဟုခေါ်သော အလွှာမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ epitaxial အလွှာများကို စုဆောင်းရန်နှင့် ကြီးထွားရန်အတွက် ဓာတုတုံ့ပြန်မှုကို အသုံးပြုခြင်းဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း CVD မှ စိုက်ပျိုးထုတ်လုပ်ထားသော ပါးလွှာသော ဖလင်သည် ထုတ်ကုန်တစ်ခုတည်း မဟုတ်ပါ။ ထို့ကြောင့် အတိအကျပြောရလျှင် တစ်ခုတည်းသောရုပ်ရှင်ကို ကြီးထွားစေသော CVD သာလျှင် epitaxial ကြီးထွားမှုဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းတွင် ရိုးရှင်းသောကိရိယာများပါရှိပြီး epitaxial အလွှာ၏ အမျိုးမျိုးသော ကန့်သတ်ချက်များသည် ထိန်းချုပ်ရန်ပိုမိုလွယ်ကူပြီး ထပ်တလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းရှိသည်။ လက်ရှိတွင်၊ ဆီလီကွန် epitaxial ကြီးထွားမှုသည် ဤနည်းလမ်းကို အဓိကအသုံးပြုသည်။

အခြားအမျိုးအစားများ

· epitaxial ပစ္စည်းများ၏အက်တမ်များကိုအလွှာသို့ပို့ဆောင်သည့်နည်းလမ်းအရ၊ ၎င်းကို vacuum epitaxy၊ gas phase epitaxy၊ liquid phase epitaxy (LPE) စသည်တို့အဖြစ် ပိုင်းခြားနိုင်သည်။

· အဆင့်ပြောင်းလဲမှုဖြစ်စဉ်အရ၊ epitaxy ကို ခွဲခြားနိုင်သည်။ဓာတ်ငွေ့အဆင့် epitaxy, အရည်အဆင့် epitaxy, နှင့်အစိုင်အခဲအဆင့် epitaxy.

ပြဿနာများကို epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့်ဖြေရှင်းသည်။

· ဆီလီကွန် epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာကို စတင်သောအခါ၊ ဆီလီကွန် ကြိမ်နှုန်းမြင့်ပြီး ပါဝါမြင့်သော ထရန်စစ္စတာများ ထုတ်လုပ်ရာတွင် အခက်အခဲများနှင့် ကြုံတွေ့ရချိန်ဖြစ်သည်။ Transistor သဘောတရားအရ မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းနှင့် ပါဝါမြင့်မားမှုရရှိရန်၊ စုဆောင်းသူပြိုကွဲသည့်ဗို့အား မြင့်မားရမည်ဖြစ်ပြီး စီးရီးခံနိုင်ရည်မှာ သေးငယ်ရမည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ရွှဲဗို့အားကျဆင်းမှုသည် သေးငယ်ရမည်ဖြစ်သည်။ ယခင်ပစ္စည်းသည် စုဆောင်းဧရိယာ၏ ခံနိုင်ရည်အား မြင့်မားရန် လိုအပ်ပြီး နောက်တစ်ခုသည် စုဆောင်းဧရိယာပစ္စည်း၏ ခံနိုင်ရည်အား နိမ့်ရန် လိုအပ်ပြီး နှစ်ခုမှာ ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။ စုဆောင်းဧရိယာပစ္စည်း၏အထူကိုပါးလွှာခြင်းဖြင့်စီးရီးခံနိုင်ရည်အားလျှော့ချပါက၊ ဆီလီကွန် wafer သည်အလွန်ပါးလွှာပြီးပျက်စီးလွယ်သည်။ ပစ္စည်း၏ခံနိုင်ရည်အား လျော့သွားပါက၊ ၎င်းသည် ပထမလိုအပ်ချက်နှင့် ဆန့်ကျင်နေပါသည်။ Epitaxial နည်းပညာသည် ဤအခက်အခဲကို အောင်မြင်စွာ ဖြေရှင်းနိုင်ခဲ့သည်။

ဖြေရှင်းချက်-

· အလွန်ခံနိုင်ရည်နိမ့်သော အလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် ခုခံနိုင်စွမ်းမြင့်မားသော epitaxial အလွှာကို ကြီးထွားပြီး epitaxial အလွှာပေါ်တွင် စက်ပစ္စည်းကို ထုတ်လုပ်ပါ။ High-resistivity epitaxial layer သည် tube တွင် high breakdown voltage ရှိကြောင်းသေချာစေပြီး low-resistivity substrate သည် substrate ၏ resistance နှင့် saturation voltage drop ကိုလျှော့ချပေးသောကြောင့် နှစ်ခုကြားရှိကွဲလွဲမှုများကိုဖြေရှင်းပေးပါသည်။

ထို့အပြင်၊ အငွေ့အဆင့် epitaxy၊ အရည်အဆင့် epitaxy၊ မော်လီကျူးအလင်းတန်း epitaxy နှင့် 1-V မိသားစု၊ 1-V မိသားစုနှင့် GaAs ကဲ့သို့သော အခြားဒြပ်ပေါင်း semiconductor ပစ္စည်းများ ကဲ့သို့သော epitaxial technologies များသည်လည်း အလွန်တိုးတက်နေပြီဖြစ်သည်။ မိုက်ခရိုဝေ့ဖ်နှင့် အများစုထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော လုပ်ငန်းစဉ်နည်းပညာများ ဖြစ်လာခဲ့သည်။optoelectronic ကိရိယာများ.

အထူးသဖြင့်၊ အောင်မြင်သော မော်လီကျူးရောင်ခြည်နှင့် အသုံးချမှုသတ္တုအော်ဂဲနစ်အငွေ့အလွန်ပါးလွှာသောအလွှာများ၊ superlattices၊ quantum wells၊ strained superlattices နှင့် atomic-level ပါးလွှာသော epitaxy တို့သည် semiconductor research နယ်ပယ်သစ်ဖြစ်သော "band engineering" ၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် အခြေခံအုတ်မြစ်ချပေးခဲ့ပါသည်။

epitaxial ကြီးထွားမှုလက္ခဏာများ

(1) High (low) resistance epitaxial layers ကို low (high) resistance substrates တွင် epitaxially စိုက်ပျိုးနိုင်သည်။

(2) N(P) epitaxial အလွှာများကို PN လမ်းဆုံများ တိုက်ရိုက်ဖွဲ့စည်းရန် P(N) အလွှာပေါ်တွင် စိုက်ပျိုးနိုင်သည်။ ဖြန့်ကျက်ခြင်းဖြင့် အလွှာတစ်ခုတည်းတွင် PN လမ်းဆုံများကို ပြုလုပ်သည့်အခါ လျော်ကြေးငွေ ပြဿနာမရှိပါ။

(၃) မျက်နှာဖုံးနည်းပညာဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော၊ ရွေးချယ်ထားသော epitaxial ကြီးထွားမှုကို သတ်မှတ်ထားသောနေရာများတွင် လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး အထူးဖွဲ့စည်းပုံများဖြင့် ပေါင်းစပ်ဆားကစ်များနှင့် စက်ပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်မှုအတွက် အခြေအနေများ ဖန်တီးပေးနိုင်သည်။

(၄) epitaxial ကြီးထွားနေစဉ်အတွင်း မူးယစ်ဆေးဝါး၏ အမျိုးအစားနှင့် ပြင်းအားကို လိုအပ်သလို ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ အာရုံစူးစိုက်မှုပြောင်းလဲမှုသည် ရုတ်ခြည်း သို့မဟုတ် တဖြည်းဖြည်းချင်း ဖြစ်နိုင်သည်။

(၅) ကွဲပြားနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများပါရှိသော ကွဲပြားသော အလွှာပေါင်းစုံ၊ အစိတ်အပိုင်းပေါင်းစုံ ဒြပ်ပေါင်းများ၏ အလွန်ပါးလွှာသော အလွှာများကို စိုက်ပျိုးနိုင်သည်။

(၆) Epitaxial ကြီးထွားမှုကို ပစ္စည်း၏ အရည်ပျော်မှတ်အောက် အပူချိန်တွင် လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။ ကြီးထွားနှုန်းကို ထိန်းချုပ်နိုင်ပြီး၊ အနုမြူစကေးအထူ၏ epitaxial ကြီးထွားမှုကို ရရှိနိုင်သည်။

epitaxial ကြီးထွားမှုအတွက်လိုအပ်ချက်များ

(၁) မျက်နှာပြင်သည် တောက်ပြောင်သော အစက်အပြောက်များ၊ တွင်းများ၊ မြူအစွန်းအထင်းများနှင့် ချော်မျဉ်းများကဲ့သို့ မျက်နှာပြင် အပြစ်အနာအဆာများ မရှိဘဲ ပြားပြီး တောက်ပနေသင့်သည်။

(2) ကောင်းမွန်သောပုံဆောင်ခဲခိုင်မာမှု၊ ဘို့ဆီလီကွန် epitaxydislocation density သည် 1000/cm2 ထက်နည်းသင့်သည်၊ stacking fault density သည် 10/cm2 ထက်နည်းသင့်ပြီး chromic acid etching solution ကြောင့် မျက်နှာပြင်သည် တောက်ပနေမည်ဖြစ်ပါသည်။

(၃) epitaxial အလွှာ၏ နောက်ခံညစ်ညမ်းမှု အာရုံစူးစိုက်မှုသည် နည်းပါးသင့်ပြီး လျော်ကြေးနည်းရန် လိုအပ်သည်။ ကုန်ကြမ်း သန့်စင်မှု မြင့်မားသင့်ပြီး၊ စနစ်အား ကောင်းမွန်စွာ အလုံပိတ် ထားသင့်ပြီး၊ ပတ်ဝန်းကျင် သန့်ရှင်းသင့်ပြီး epitaxial အလွှာထဲသို့ နိုင်ငံခြား အညစ်အကြေးများ ပေါင်းစည်းခြင်းကို ရှောင်ရှားရန် လည်ပတ်မှုကို တင်းကျပ်သင့်ပါသည်။

(4) ကွဲပြားသော epitaxy အတွက်၊ epitaxial အလွှာနှင့် substrate ၏ဖွဲ့စည်းမှု (နှေးကွေးသောဖွဲ့စည်းမှုပြောင်းလဲမှု၏လိုအပ်ချက်မှလွဲ၍) ရုတ်တရက်ပြောင်းလဲသင့်ပြီး epitaxial အလွှာနှင့် substrate အကြားအပြန်အလှန်ပျံ့နှံ့နေသောဖွဲ့စည်းမှုကိုအနည်းဆုံးလျှော့ချသင့်သည်။

(5) doping အာရုံစူးစိုက်မှုအား တင်းကြပ်စွာ ထိန်းချုပ်ပြီး အညီအမျှ ဖြန့်ဝေပေးသင့်ပြီး epitaxial အလွှာသည် လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီသော တူညီသောခုခံနိုင်စွမ်းရှိစေရန်၊ ခံနိုင်ရည်ရှိရန် လိုအပ်သည်။epitaxial wafersတူညီသောမီးဖိုတွင် မတူညီသောမီးဖိုများတွင် စိုက်ပျိုးခြင်းသည် တသမတ်တည်းဖြစ်သင့်သည်။

(၆) epitaxial အလွှာ၏အထူသည် ကောင်းမွန်သော တူညီမှုနှင့် ထပ်ခါထပ်ခါဖြစ်မှုတို့ဖြင့် လိုအပ်ချက်များ ပြည့်မီသင့်သည်။

(၇) မြှုပ်နှံထားသော အလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် epitaxial ကြီးထွားပြီးနောက်၊ မြှုပ်ထားသော အလွှာပုံစံ ပုံပျက်ခြင်းမှာ အလွန်သေးငယ်ပါသည်။

(၈) စက်ပစ္စည်းများ အစုလိုက်အပြုံလိုက် ထုတ်လုပ်မှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေရန်နှင့် ကုန်ကျစရိတ် လျှော့ချရန်အတွက် epitaxial wafer ၏ အချင်းသည် တတ်နိုင်သမျှ ကျယ်သင့်သည်။

(၉) အပူဓာတ် တည်ငြိမ်ခြင်း။ဒြပ်ပေါင်း semiconductor epitaxial အလွှာheterojunction epitaxy သည် ကောင်းမွန်သည်။