رشد ویفر Hetero - Epitaxial یک فرآیند مهم در صنعت نیمه هادی است و باعث ایجاد دستگاه های پیشرفته الکترونیکی و نوری می شود. من به عنوان یک تأمین کننده ویفر اپیتاکسیال ، من شاهد دست اول بوده ام که چالش ها و فرصت های ارائه شده توسط عدم تطابق شبکه در طی این روند رشد. در این وبلاگ ، من بررسی خواهم کرد که چگونه عدم تطابق شبکه بر رشد ویفر هترو - اپیتاکسیال و پیامدهای آن برای بازار نیمه هادی تأثیر می گذارد.
درک عدم تطابق شبکه
قبل از بررسی اثرات آن ، درک عدم تطابق شبکه ضروری است. در یک شبکه کریستالی ، اتم ها به صورت الگوی معمولی و مکرر مرتب می شوند. هنگامی که دو ماده مختلف در رشد هترو - اپیتاکسیال استفاده می شود ، ثابت های شبکه (فاصله بین اتمها در شبکه کریستال) این مواد ممکن است دقیقاً مطابقت نداشته باشند. این تفاوت در ثابت شبکه به عنوان عدم تطابق شبکه شناخته می شود.
عدم تطابق شبکه می تواند به صورت درصد بیان شود ، که با استفاده از فرمول محاسبه می شود:
[\ text {عدم تطابق شبکه} (٪) = \ frac {a_2 - a_1} {a_1} \ times100 ٪]
جایی که (A_1) ثابت شبکه بستر است و (A_2) ثابت شبکه لایه اپیتاکسیال است. یک مقدار مثبت نشان می دهد که ثابت شبکه لایه اپیتاکسیال بزرگتر از بستر است ، در حالی که یک مقدار منفی به معنای برعکس است.
تأثیر عدم تطابق شبکه بر رشد ویفر هترو - اپیتاکسیال
1. تولید کرنش
یکی از فوری ترین تأثیرات عدم تطابق شبکه ، تولید کرنش در لایه اپیتاکسیال است. هنگامی که یک لایه با ثابت شبکه متفاوت روی یک بستر رشد می کند ، اتمهای موجود در لایه مجبور می شوند با شبکه بستر تراز شوند. این باعث می شود اتمهای موجود در لایه یا فشرده یا کشیده شوند و در نتیجه کرنش باشد.
فشار فشاری هنگامی اتفاق می افتد که ثابت شبکه لایه اپی کلیسا بزرگتر از بستر باشد. اتمهای موجود در لایه به هم نزدیکتر می شوند ، که می تواند منجر به کاهش ثابت شبکه لایه در هواپیما به موازات بستر شود. از طرف دیگر ، فشار کششی هنگامی اتفاق می افتد که ثابت شبکه لایه اپی توپ کوچکتر باشد و باعث می شود اتمها از هم جدا شوند.
کرنش می تواند هر دو تأثیر مثبت و منفی داشته باشد. از طرف مثبت ، می تواند خصوصیات الکترونیکی و نوری مواد را اصلاح کند. به عنوان مثال ، در برخی از مواد نیمه هادی ، کرنش می تواند ساختار باند را تغییر داده و منجر به افزایش تحرک حامل یا طول موج انتشار تغییر یافته شود. با این حال ، فشار بیش از حد نیز می تواند باعث ایجاد مشکلاتی شود. این می تواند منجر به ایجاد نقص هایی مانند جابجایی شود که می تواند عملکرد و قابلیت اطمینان مواد را تخریب کند.
2. شکل گیری جابجایی
با افزایش فشار در لایه اپیتاکسیال ، از نظر انرژی مطلوب می شود که مواد با تشکیل جابجایی ، کرنش را تسکین دهند. جابجایی ها نقص خط در شبکه کریستالی هستند که ترتیب منظم اتمها مختل می شود. هنگامی که عدم تطابق شبکه بزرگ است ، انرژی کرنش می تواند از انرژی مورد نیاز برای ایجاد جابجایی فراتر رود و منجر به شکل گیری آنها شود.
جابجایی ها می توانند تأثیر قابل توجهی در کیفیت ویفر هترو - اپیتاکسیال داشته باشند. آنها می توانند به عنوان مراکز پراکندگی برای شرکت های حمل و نقل عمل کنند و هدایت الکتریکی مواد را کاهش دهند. در دستگاه های نوری ، جابجایی ها همچنین می توانند باعث نوترکیبی غیر تابشی شوند که باعث کاهش کارایی دستگاه می شود و می تواند منجر به افزایش تولید گرما شود.
چگالی جابجایی در لایه اپیتاکسیال ارتباط نزدیکی با عدم تطابق شبکه و ضخامت لایه دارد. به طور کلی ، با افزایش عدم تطابق شبکه یا ضخامت لایه از یک مقدار بحرانی خاص ، تراکم جابجایی نیز افزایش می یابد.
3. زبری سطح
عدم تطابق شبکه همچنین می تواند بر زبری سطح ویفر هترو - اپیتاکسیال تأثیر بگذارد. کرنش و تشکیل جابجایی می تواند باعث شود که سطح لایه اپی توپ ناهموار شود. در طی فرآیند رشد ، وجود کرنش می تواند منجر به نرخ رشد غیر یکنواخت در سطح سطح شود و در نتیجه شکل گیری تپه ها و دره ها ایجاد شود.
زبری سطح یک عامل مهم در ساخت دستگاه نیمه هادی است. یک سطح خشن می تواند در مراحل پردازش بعدی مانند لیتوگرافی و فلز سازی مشکلاتی ایجاد کند. همچنین می تواند با افزایش پراکندگی نور در دستگاه های نوری یا ایجاد مدارهای کوتاه در دستگاه های الکترونیکی ، بر عملکرد دستگاه نهایی تأثیر بگذارد.
کاهش اثرات عدم تطابق شبکه
1. لایه های بافر درجه بندی شده
یک رویکرد متداول برای کاهش اثرات عدم تطابق شبکه استفاده از لایه های بافر درجه بندی شده است. یک لایه بافر درجه بندی شده یک لایه با ثابت در حال تغییر شبکه بین بستر و لایه اپیتاکسیال است. با تنظیم تدریجی ثابت شبکه ، می توان فشار در لایه اپیتاکسی را کاهش داد و می توان تشکیل جابجایی ها را به حداقل برساند.
به عنوان مثال ، در رشد نیمه هادی های ترکیبی III - V بر روی بسترهای سیلیکون ، می توان از یک لایه بافر درجه بندی شده از آلیاژ سه قلو یا کواترنر استفاده کرد. ترکیب لایه بافر به تدریج از ترکیبی که با بستر مطابقت دارد با یکی از لایه های اپیتاکسیال تغییر می یابد. این اجازه می دهد تا شبکه ثابت تغییر کند و باعث کاهش چگالی کرنش و جابجایی شود.
2. کرنش - لایه های بافر آرام
روش دیگر استفاده از لایه های بافر آرام است. این لایه ها برای آرامش کامل کرنش قبل از رشد لایه فعال طراحی شده اند. با رشد یک لایه بافر ضخیم با یک عدم تطابق مشبک بزرگ ، می توان از طریق شکل گیری جابجایی ها ، کرنش را تسکین داد. با این حال ، این جابجایی ها به لایه بافر محدود می شوند و به لایه فعال پخش نمی شوند ، که می تواند با چگالی جابجایی نسبتاً کم رشد کند.
3. بهینه سازی شرایط رشد
بهینه سازی شرایط رشد ، مانند دما ، فشار و سرعت رشد ، همچنین می تواند به کاهش اثرات عدم تطابق شبکه کمک کند. به عنوان مثال ، رشد لایه اپیتاکسیال در دمای پایین تر می تواند گاهی اوقات تحرک اتمها را کاهش دهد ، که می تواند از ایجاد جابجایی جلوگیری کند. تنظیم نرخ رشد همچنین می تواند بر توزیع کرنش در لایه و تشکیل نقص تأثیر بگذارد.
پیامدهای بازار نیمه هادی
به عنوان یک تأمین کننده ویفر اپیتاکسیال ، درک و مدیریت عدم تطابق شبکه برای ارائه محصولات با کیفیت بالا به مشتریان بسیار مهم است. بازار نیمه هادی ویفرها را با خاصیت الکتریکی و نوری عالی ، تراکم کم نقص و سطوح صاف نیاز دارد. با کاهش مؤثر اثرات عدم تطابق شبکه ، می توانیم ویفرهای هترو - اپیتاکسیال را که این الزامات را برآورده می کند ، تولید کنیم.
شرکت ما طیف گسترده ای از ویفرهای اپیتاکسیال را ارائه می دهد ، از جملهاندازه کوچک ویفر اپیتاکسیالوتویفر اپیتاکسیال 8 اینچ و 12 اینچبشر این ویفرها با دقت مهندسی شده اند تا تأثیر عدم تطابق شبکه را به حداقل برسانند و از عملکرد بهینه در برنامه های مختلف مانند مدارهای یکپارچه ، دیودهای ساطع کننده نور (LED) و سلولهای خورشیدی اطمینان حاصل کنند.
اگر در صنعت نیمه هادی هستید و به دنبال ویفرهای اپیتاکسیال با کیفیت بالا هستید ، ما از بحث در مورد نیازهای خاص شما خوشحال می شویم. تیم متخصصان ما می توانند اطلاعات مفصلی در مورد محصولات ما در اختیار شما قرار دهند و به شما در انتخاب مناسب ترین ویفرها برای برنامه های خود کمک کنند. برای شروع بحث تهیه و استفاده از تخصص ما در رشد ویفر هترو - اپیتاکسیال با ما تماس بگیرید.
منابع
- Hull ، R. ، & Bean ، JC (1999). خواص آلیاژهای ناسازگار SI ، GE و SIGE ناسازگار. inspec
- StringFellow ، GB (2001). بخار ارگانیک - فاز اپیتاکس: نظریه و عمل. مطبوعات دانشگاهی.
- Tsao ، JY (1993). اصول مولکولی - پرتو اپی تکس. رسانه های علمی و تجاری Springer.