Hva er epitaksi?

De fleste ingeniører er ukjente medepitaksi, som spiller en viktig rolle i produksjon av halvlederenheter.Epitaksikan brukes i ulike chipprodukter, og ulike produkter har ulike typer epitaksi, bl.aSi epitaksi, SiC epitaksi, GaN epitaksi, osv.

Hva er epitaksi?
Epitaksi kalles ofte "Epitaxy" på engelsk. Ordet kommer fra de greske ordene "epi" (som betyr "over") og "taxier" (som betyr "arrangement"). Som navnet antyder betyr det å arrangere pent på toppen av en gjenstand. Epitaksiprosessen er å avsette et tynt enkeltkrystalllag på et enkeltkrystallsubstrat. Dette nylig avsatte enkeltkrystalllaget kalles et epitaksielt lag.

Det er to hovedtyper av epitaksi: homoepitaksial og heteroepitaksial. Homoepitaxial refererer til å dyrke det samme materialet på samme type substrat. Epitaksiallaget og underlaget har nøyaktig samme gitterstruktur. Heteroepitaxy er veksten av et annet materiale på et underlag av ett materiale. I dette tilfellet kan gitterstrukturen til det epitaksialt dyrkede krystalllaget og substratet være forskjellig. Hva er enkeltkrystaller og polykrystallinsk?
I halvledere hører vi ofte begrepene enkeltkrystall silisium og polykrystallinsk silisium. Hvorfor kalles noe silisium enkeltkrystaller og noe silisium kalles polykrystallinsk?

Enkeltkrystall: Gitterarrangementet er kontinuerlig og uendret, uten korngrenser, det vil si at hele krystallen er sammensatt av et enkelt gitter med konsistent krystallorientering. Polykrystallinsk: Polykrystallinsk er sammensatt av mange små korn, som hver er en enkelt krystall, og deres orientering er tilfeldig i forhold til hverandre. Disse kornene er atskilt med korngrenser. Produksjonskostnaden for polykrystallinske materialer er lavere enn for enkeltkrystaller, så de er fortsatt nyttige i noen applikasjoner. Hvor vil den epitaksiale prosessen være involvert?
Ved fremstilling av silisiumbaserte integrerte kretser er den epitaksiale prosessen mye brukt. For eksempel brukes silisiumepitaksi til å dyrke et rent og finkontrollert silisiumlag på et silisiumsubstrat, noe som er ekstremt viktig for produksjon av avanserte integrerte kretser. I tillegg, i kraftenheter, er SiC og GaN to ofte brukte halvledermaterialer med brede båndgap med utmerket krafthåndteringsevne. Disse materialene dyrkes vanligvis på silisium eller andre substrater gjennom epitaksi. I kvantekommunikasjon bruker halvlederbaserte kvantebiter vanligvis silisium germanium epitaksiale strukturer. Osv.

Metoder for epitaksial vekst?

Tre ofte brukte halvlederepitaksimetoder:

Molecular beam epitaxy (MBE): Molecular beam epitaxy) er en halvlederepitaksial vekstteknologi utført under forhold med ultrahøyt vakuum. I denne teknologien blir kildematerialet fordampet i form av atomer eller molekylære stråler og deretter avsatt på et krystallinsk substrat. MBE er en svært presis og kontrollerbar halvleder-tynnfilmvekstteknologi som nøyaktig kan kontrollere tykkelsen på det avsatte materialet på atomnivå.

Metallorganisk CVD (MOCVD): I MOCVD-prosessen tilføres organiske metaller og hydridgasser som inneholder de nødvendige elementene til substratet ved en passende temperatur, og de nødvendige halvledermaterialene genereres gjennom kjemiske reaksjoner og avsettes på substratet, mens de resterende forbindelser og reaksjonsprodukter slippes ut.

Vapor Phase Epitaxy (VPE): Vapor Phase Epitaxy er en viktig teknologi som vanligvis brukes i produksjon av halvlederenheter. Dets grunnleggende prinsipp er å transportere dampen til et enkelt stoff eller forbindelse i en bæregass og avsette krystaller på et underlag gjennom kjemiske reaksjoner.