Pertumbuhan epitaksial, yang sering juga disebut epitaksi, adalah salah satu proses terpenting dalam fabrikasi material dan perangkat semikonduktor. Pertumbuhan epitaksial disebut demikian karena dalam kondisi tertentu, pertumbuhan lapisan film produk tunggal pada substrat kristal tunggal disebut lapisan epitaksial. Teknologi epitaksial muncul dari penelitian film tipis kristal tunggal silikon pada awal tahun 1960-an dan telah berkembang selama hampir setengah abad. Kini, orang telah mampu mewujudkan berbagai film semikonduktor dalam kondisi tertentu melalui pertumbuhan epitaksial. Teknologi epitaksial telah memecahkan banyak masalah dalam komponen diskrit semikonduktor dan sirkuit terpadu, sangat meningkatkan kinerja perangkat. Film epitaksial dapat mengontrol ketebalan dan sifat dopingnya dengan lebih akurat, fitur ini telah menyebabkan perkembangan pesat sirkuit terpadu semikonduktor, menuju tahap yang lebih sempurna. Silikon kristal tunggal dapat diproses dengan cara memotong, menggiling, memoles, dan teknik pengolahan lainnya untuk mendapatkan lembaran yang dipoles, yang memungkinkan pembuatan komponen diskrit dan sirkuit terpadu di atasnya. Namun, dalam banyak kasus, lembaran yang dipoles ini hanya berfungsi sebagai penyangga mekanis untuk substrat, di mana perlu terlebih dahulu menumbuhkan lapisan film kristal tunggal dengan jenis konduktivitas dan resistivitas yang sesuai, dan kemudian komponen diskrit atau sirkuit terpadu diproduksi di atas film kristal tunggal tersebut. Metode ini digunakan, misalnya, dalam produksi transistor silikon frekuensi tinggi dan daya tinggi, untuk mengatasi konflik antara tegangan tembus dan resistansi seri. Kolektor transistor membutuhkan tegangan tembus yang tinggi, yang ditentukan oleh resistivitas sambungan pn pada wafer silikon. Untuk memenuhi persyaratan ini, diperlukan material dengan resistansi tinggi. Orang-orang menggunakan material tipe-n berresistivitas rendah yang sangat terdoping pada lapisan epitaksial tipe-n berresistivitas tinggi dengan doping ringan setebal beberapa hingga belasan mikron, untuk memproduksi transistor. Lapisan epitaksial ini memecahkan kontradiksi antara tegangan tembus tinggi yang dibutuhkan oleh resistivitas tinggi dan resistansi seri kolektor rendah yang dibutuhkan oleh resistivitas substrat rendah.
Pertumbuhan epitaksial fase gas merupakan aplikasi paling awal di bidang semikonduktor dari teknologi pertumbuhan epitaksial yang lebih matang, yang memainkan peran penting dalam pengembangan ilmu semikonduktor, sangat berkontribusi pada kualitas material dan perangkat semikonduktor serta peningkatan kinerjanya. Saat ini, pembuatan film epitaksial kristal tunggal semikonduktor merupakan metode deposisi uap kimia yang paling penting. Yang disebut deposisi uap kimia, yaitu, penggunaan zat gas pada permukaan padat untuk reaksi kimia, proses menghasilkan endapan padat. Teknologi CVD dapat menumbuhkan film kristal tunggal berkualitas tinggi, untuk mendapatkan jenis doping dan ketebalan epitaksial yang dibutuhkan, mudah untuk mewujudkan produksi massal, dan oleh karena itu telah banyak digunakan di industri. Di industri, wafer epitaksial yang disiapkan dengan CVD sering memiliki satu atau lebih lapisan terpendam, yang dapat digunakan untuk mengontrol struktur perangkat dan distribusi doping dengan difusi atau implantasi ion; Sifat fisik lapisan epitaksial CVD berbeda dari material curah, dan kandungan oksigen dan karbon pada lapisan epitaksial umumnya sangat rendah, yang merupakan keunggulannya. Namun, lapisan epitaksial CVD mudah mengalami pendopingan sendiri, dalam aplikasi praktis perlu dilakukan tindakan tertentu untuk mengurangi pendopingan sendiri pada lapisan epitaksial. Teknologi CVD masih dalam beberapa aspek tahap proses empiris, perlu dilakukan penelitian yang lebih mendalam agar dapat terus berkembang.
Mekanisme pertumbuhan CVD sangat kompleks, dalam reaksi kimia biasanya melibatkan berbagai komponen dan zat, dapat menghasilkan sejumlah produk antara, dan terdapat banyak variabel independen, seperti suhu, tekanan, laju aliran gas, dll. Proses epitaksi memiliki sejumlah tahapan bolak-balik secara berurutan, yang saling mengembangkan dan meningkatkan. Proses epitaksi memiliki banyak langkah berurutan, saling memperluas dan menyempurnakan. Untuk menganalisis proses dan mekanisme pertumbuhan epitaksi CVD, pertama-tama, mengklarifikasi kelarutan zat reaktif dalam fase gas, tekanan parsial kesetimbangan berbagai gas, menjelaskan proses kinetik dan termodinamik; kemudian memahami perpindahan massa gas reaktif dari fase gas ke permukaan substrat, pembentukan lapisan batas aliran gas dan permukaan substrat, pertumbuhan inti, serta reaksi permukaan, difusi dan migrasi, dan dengan demikian akhirnya menghasilkan film yang diinginkan. Dalam proses pertumbuhan CVD, perkembangan dan kemajuan reaktor memainkan peran penting, yang sebagian besar menentukan kualitas lapisan epitaksi. Morfologi permukaan lapisan epitaksial, cacat kisi, distribusi dan pengendalian pengotor, ketebalan dan keseragaman lapisan epitaksial secara langsung memengaruhi kinerja dan hasil produksi perangkat.
–Artikel ini dirilis olehprodusen mesin pelapis vakumGuangdong Zhenhua
Waktu posting: 04 Mei 2024