اپیتاکسی چیست؟

اکثر مهندسان با آن آشنا نیستنداپیتاکسیکه نقش مهمی در ساخت دستگاه های نیمه هادی دارد.اپیتاکسیمی توان در محصولات تراشه های مختلف استفاده کرد و محصولات مختلف دارای انواع مختلف اپیتاکسی از جملهسی اپیتاکسی, اپیتاکسی SiC, اپیتاکسی GaNو غیره

اپیتاکسی چیست؟
Epitaxy اغلب در انگلیسی "Epitaxy" نامیده می شود. این کلمه از کلمات یونانی "epi" (به معنای "بالا") و "تاکسی" (به معنی "آرایش") گرفته شده است. همانطور که از نام آن پیداست به معنای چیدمان منظم در بالای یک شی است. فرآیند اپیتاکسی به این صورت است که یک لایه نازک تک کریستالی را روی یک بستر تک کریستالی قرار می دهیم. این لایه تک کریستالی که به تازگی رسوب کرده است، لایه همپایی نامیده می شود.

دو نوع اصلی اپیتاکسی وجود دارد: هومواپیتاکسی و هترواپیتاکسی. هومواپیتاکسیال به رشد یک ماده روی یک نوع بستر اشاره دارد. لایه اپیتاکسیال و زیرلایه دقیقاً ساختار شبکه ای مشابهی دارند. هترواپیتاکسی رشد یک ماده دیگر بر روی بستر یک ماده است. در این حالت، ساختار شبکه ای لایه کریستالی رشد کرده و بستر ممکن است متفاوت باشد. تک کریستال ها و پلی کریستالی ها چیست؟
در نیمه رساناها اغلب اصطلاحات سیلیکون تک کریستال و سیلیکون پلی کریستالی را می شنویم. چرا برخی از سیلیکون ها تک بلور و برخی سیلیکون ها پلی کریستال نامیده می شوند؟

تک بلور: آرایش شبکه پیوسته و بدون تغییر، بدون مرز دانه است، یعنی کل بلور از یک شبکه منفرد با جهت کریستالی ثابت تشکیل شده است. پلی کریستال: پلی کریستال از دانه های ریز زیادی تشکیل شده است که هر کدام یک بلور هستند و جهت گیری آنها نسبت به یکدیگر تصادفی است. این دانه ها با مرز دانه ها از هم جدا می شوند. هزینه تولید مواد پلی کریستالی کمتر از تک بلورها است، بنابراین هنوز در برخی کاربردها مفید هستند. فرآیند اپیتاکسیال در کجا نقش خواهد داشت؟
در ساخت مدارهای مجتمع مبتنی بر سیلیکون، فرآیند اپیتاکسیال به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، اپیتاکسی سیلیکونی برای رشد یک لایه سیلیکونی خالص و ریز کنترل شده بر روی یک بستر سیلیکونی استفاده می شود که برای ساخت مدارهای مجتمع پیشرفته بسیار مهم است. علاوه بر این، در دستگاه‌های قدرت، SiC و GaN دو ماده نیمه‌رسانا با گپ باند گسترده هستند که دارای قابلیت مدیریت توان عالی هستند. این مواد معمولاً روی سیلیکون یا سایر بسترها از طریق اپیتاکسی رشد می کنند. در ارتباطات کوانتومی، بیت‌های کوانتومی مبتنی بر نیمه‌رسانا معمولاً از ساختارهای اپیتاکسیال سیلیکون ژرمانیوم استفاده می‌کنند. و غیره

روش های رشد اپیتاکسیال؟

سه روش متداول اپیتاکسی نیمه هادی:

اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE): اپیتاکسی پرتو مولکولی) یک فناوری رشد همپایه نیمه هادی است که در شرایط خلاء فوق العاده بالا انجام می شود. در این فناوری، ماده منبع به شکل اتم یا پرتوهای مولکولی تبخیر می شود و سپس بر روی یک بستر کریستالی قرار می گیرد. MBE یک فناوری رشد لایه نازک نیمه هادی بسیار دقیق و قابل کنترل است که می تواند ضخامت مواد رسوب شده را در سطح اتمی به طور دقیق کنترل کند.

فلزات آلی CVD (MOCVD): در فرآیند MOCVD، فلزات آلی و گازهای هیدرید حاوی عناصر مورد نیاز در دمای مناسب به زیرلایه عرضه می‌شوند و مواد نیمه‌رسانای مورد نیاز از طریق واکنش‌های شیمیایی تولید شده و بر روی بستر رسوب می‌کنند، در حالی که مابقی آن‌ها به زیرلایه می‌رسند. ترکیبات و محصولات واکنش تخلیه می شوند.

اپیتاکسی فاز بخار (VPE): اپیتاکسی فاز بخار یک فناوری مهم است که معمولاً در تولید دستگاه های نیمه هادی استفاده می شود. اصل اساسی آن انتقال بخار یک ماده یا ترکیب منفرد در یک گاز حامل و رسوب کریستال ها بر روی یک بستر از طریق واکنش های شیمیایی است.