Was ist Epitaxie?

Die meisten Ingenieure sind damit nicht vertrautEpitaxie, das eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen spielt.Epitaxiekann in verschiedenen Chipprodukten verwendet werden, und verschiedene Produkte verfügen über unterschiedliche Arten der Epitaxie, einschließlichSi-Epitaxie, SiC-Epitaxie, GaN-Epitaxie, usw.

Was ist Epitaxie?
Epitaxie wird im Englischen oft „Epitaxie“ genannt. Das Wort kommt von den griechischen Wörtern „epi“ (bedeutet „oben“) und „taxis“ (bedeutet „Anordnung“). Wie der Name schon sagt, bedeutet es, ordentlich auf einem Objekt anzuordnen. Beim Epitaxieprozess wird eine dünne Einkristallschicht auf einem Einkristallsubstrat abgeschieden. Diese neu abgeschiedene Einkristallschicht wird Epitaxieschicht genannt.

Es gibt zwei Haupttypen der Epitaxie: Homoepitaxie und Heteroepitaxie. Unter Homoepitaxie versteht man das Züchten desselben Materials auf demselben Substrattyp. Die Epitaxieschicht und das Substrat haben exakt die gleiche Gitterstruktur. Heteroepitaxie ist das Wachstum eines anderen Materials auf einem Substrat aus einem Material. In diesem Fall kann die Gitterstruktur der epitaktisch gewachsenen Kristallschicht und des Substrats unterschiedlich sein. Was sind Einkristalle und Polykristalle?
Bei Halbleitern hört man oft die Begriffe einkristallines Silizium und polykristallines Silizium. Warum wird manches Silizium als Einkristalle und manches Silizium als polykristallin bezeichnet?

Einkristall: Die Gitteranordnung ist kontinuierlich und unverändert, ohne Korngrenzen, d. h. der gesamte Kristall besteht aus einem einzigen Gitter mit konsistenter Kristallorientierung. Polykristallin: Polykristallin besteht aus vielen kleinen Körnern, von denen jedes ein Einkristall ist und deren Orientierung zueinander zufällig ist. Diese Körner sind durch Korngrenzen getrennt. Die Produktionskosten polykristalliner Materialien sind niedriger als die von Einkristallen, sodass sie in einigen Anwendungen immer noch nützlich sind. Wo wird der epitaktische Prozess beteiligt sein?
Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen auf Siliziumbasis wird häufig das Epitaxieverfahren eingesetzt. Mithilfe der Siliziumepitaxie wird beispielsweise eine reine und fein kontrollierte Siliziumschicht auf einem Siliziumsubstrat aufgewachsen, was für die Herstellung fortschrittlicher integrierter Schaltkreise äußerst wichtig ist. Darüber hinaus sind SiC und GaN in Leistungsgeräten zwei häufig verwendete Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke und hervorragenden Leistungsfähigkeiten. Diese Materialien werden normalerweise durch Epitaxie auf Silizium oder anderen Substraten gezüchtet. In der Quantenkommunikation nutzen halbleiterbasierte Quantenbits üblicherweise Silizium-Germanium-Epitaxiestrukturen. Usw.

Methoden des epitaktischen Wachstums?

Drei häufig verwendete Halbleiterepitaxiemethoden:

Molekularstrahlepitaxie (MBE): Molekularstrahlepitaxie ist eine Halbleiter-Epitaxie-Wachstumstechnologie, die unter Ultrahochvakuumbedingungen durchgeführt wird. Bei dieser Technologie wird das Ausgangsmaterial in Form von Atomen oder Molekularstrahlen verdampft und anschließend auf einem kristallinen Substrat abgeschieden. MBE ist eine sehr präzise und kontrollierbare Halbleiter-Dünnschicht-Wachstumstechnologie, die die Dicke des abgeschiedenen Materials auf atomarer Ebene präzise steuern kann.

Metallorganisches CVD (MOCVD): Beim MOCVD-Verfahren werden organische Metalle und Hydridgase, die die erforderlichen Elemente enthalten, bei einer geeigneten Temperatur dem Substrat zugeführt, und die erforderlichen Halbleitermaterialien werden durch chemische Reaktionen erzeugt und auf dem Substrat abgeschieden, während die verbleibenden Verbindungen und Reaktionsprodukte werden ausgeschleust.

Dampfphasenepitaxie (VPE): Dampfphasenepitaxie ist eine wichtige Technologie, die häufig bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt wird. Sein Grundprinzip besteht darin, den Dampf einer einzelnen Substanz oder Verbindung in einem Trägergas zu transportieren und durch chemische Reaktionen Kristalle auf einem Substrat abzuscheiden.