الركيزة و Epitaxy

في عملية تحضير الرقاقة، هناك رابطان أساسيان: أحدهما هو تحضير الركيزة، والآخر هو تنفيذ العملية الفوقي. يمكن وضع الركيزة، وهي رقاقة مصنوعة بعناية من مادة بلورية مفردة شبه موصلة، مباشرة في عملية تصنيع الرقاقة كأساس لإنتاج أجهزة أشباه الموصلات، أو زيادة تحسين الأداء من خلال العملية الفوقي.

إذن ما هونفوق؟ باختصار، التنقيح هو زراعة طبقة جديدة من البلورة المفردة على ركيزة بلورية واحدة تمت معالجتها بدقة (القطع، الطحن، التلميع، إلخ). يمكن تصنيع هذه البلورة المفردة الجديدة والركيزة من نفس المادة أو من مواد مختلفة، بحيث يمكن تحقيق تنضيد متجانس أو غير متجانس حسب الحاجة. نظرًا لأن الطبقة البلورية المفردة المزروعة حديثًا سوف تتوسع وفقًا للمرحلة البلورية للركيزة، فإنها تسمى الطبقة الفوقية. سمكها عموما بضعة ميكرونات فقط. إذا أخذنا السيليكون كمثال، فإن النمو الفوقي للسيليكون هو تنمية طبقة من الطبقة البلورية المفردة من السيليكون بنفس الاتجاه البلوري للركيزة، ومقاومة وسمك يمكن التحكم فيهما، وبنية شبكية مثالية على ركيزة بلورية مفردة من السيليكون ذات اتجاه بلوري محدد. عندما تنمو الطبقة الفوقي على الركيزة، فإن الكل يسمى الرقاقة الفوقي.

بالنسبة لصناعة أشباه الموصلات السيليكونية التقليدية، فإن صنع أجهزة عالية التردد وعالية الطاقة مباشرة على رقائق السيليكون سيواجه بعض الصعوبات التقنية، مثل جهد الانهيار العالي، ومقاومة السلسلة الصغيرة، وانخفاض جهد التشبع الصغير في منطقة المجمع التي يصعب تحقيقها. إن إدخال التكنولوجيا الفوقي يحل هذه المشاكل بذكاء. الحل هو تنمية طبقة فوقية عالية المقاومة على ركيزة من السيليكون منخفضة المقاومة، ومن ثم صنع أجهزة على الطبقة الفوقية عالية المقاومة. بهذه الطريقة، توفر الطبقة الفوقية عالية المقاومة جهد انهيار عالي للجهاز، بينما تقلل الطبقة السفلية ذات المقاومة المنخفضة من مقاومة الركيزة، وبالتالي تقلل من انخفاض جهد التشبع، وبالتالي تحقيق التوازن بين جهد الانهيار العالي والمقاومة المنخفضة وانخفاض الجهد المنخفض.

فضلاً عن ذلك،الفوقيلقد تم أيضًا تطوير تقنيات مثل تنضيد الطور البخاري وتنضيد الطور السائل من III-V وII-VI وغيرها من مواد أشباه الموصلات المركبة الجزيئية مثل GaAs بشكل كبير وأصبحت تقنيات عملية لا غنى عنها لإنتاج معظم أجهزة الموجات الدقيقة والأجهزة الإلكترونية الضوئية والطاقة الأجهزة، وما إلى ذلك، وخاصة التطبيق الناجح للحزمة الجزيئية وطبقة البخار العضوية المعدنية في الطبقات الرقيقة، والشبكات الفائقة، والآبار الكمومية، والشبكات الفائقة المتوترة، وطبقة الطبقة الرقيقة الذرية، والتي وضعت أساسًا متينًا لتطوير "هندسة النطاقات" ، مجال جديد لأبحاث أشباه الموصلات.

أما بالنسبة لأجهزة أشباه الموصلات من الجيل الثالث، فإن أجهزة أشباه الموصلات هذه كلها تقريبًا مصنوعة على الطبقة الفوقية، والطبقة الفوقيةرقاقة كربيد السيليكونفي حد ذاته يستخدم فقط كركيزة. معلمات مثل السُمك وتركيز حامل الخلفية لـ SiCالفوقيتحدد المواد بشكل مباشر الخواص الكهربائية المختلفة لأجهزة SiC. تطرح أجهزة كربيد السيليكون لتطبيقات الجهد العالي متطلبات جديدة للمعلمات مثل سمك وتركيز حامل الخلفية للمواد الفوقي. لذلك، تلعب تقنية كربيد السيليكون الفوقي دورًا حاسمًا في ممارسة أداء أجهزة كربيد السيليكون بشكل كامل. يتم إعداد جميع أجهزة الطاقة SiC تقريبًا على أساس الجودة العاليةرقائق كربيد الفوقي، ويعد إنتاج الطبقات الفوقي جزءًا مهمًا من صناعة أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة الواسعة.