เยื่อบุผิวคืออะไร?

วิศวกรส่วนใหญ่ไม่คุ้นเคยเยื่อบุผิวซึ่งมีบทบาทสำคัญในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เอพิแทกซีสามารถใช้กับผลิตภัณฑ์ชิปต่างๆ และผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันก็มี epitaxy ประเภทต่างๆ ได้แก่ศรี epitaxy, SiC epitaxy, GaN epitaxyฯลฯ

เยื่อบุผิวคืออะไร?
Epitaxy มักถูกเรียกว่า "Epitaxy" ในภาษาอังกฤษ คำนี้มาจากคำภาษากรีก "epi" (หมายถึง "ด้านบน") และ "แท็กซี่" (หมายถึง "การจัดเตรียม") ตามชื่อ หมายถึง การจัดเรียงอย่างประณีตบนวัตถุ กระบวนการ epitaxy คือการฝากชั้นผลึกเดี่ยวบาง ๆ ลงบนพื้นผิวผลึกเดี่ยว ชั้นผลึกเดี่ยวที่สะสมใหม่นี้เรียกว่าชั้นเอปิแทกเซียล

Epitaxy มีสองประเภทหลัก: Homoepitax และ Heteroepitaxis Homoepitaxis หมายถึงการปลูกวัสดุชนิดเดียวกันบนวัสดุพิมพ์ประเภทเดียวกัน ชั้นเยื่อบุผิวและสารตั้งต้นมีโครงสร้างขัดแตะเหมือนกันทุกประการ Heteroepitaxy คือการเติบโตของวัสดุอื่นบนพื้นผิวของวัสดุชนิดเดียวกัน ในกรณีนี้ โครงสร้างขัดแตะของชั้นคริสตัลที่ปลูกโดยเอพิแทกเซียลและซับสเตรตอาจแตกต่างกัน ผลึกเดี่ยวและโพลีคริสตัลไลน์คืออะไร?
ในเซมิคอนดักเตอร์ เรามักจะได้ยินคำว่า ซิลิคอนผลึกเดี่ยว และ ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ เหตุใดซิลิคอนบางชนิดจึงเรียกว่าผลึกเดี่ยวและซิลิคอนบางชนิดเรียกว่าโพลีคริสตัลไลน์

ผลึกเดี่ยว: การจัดเรียงโครงตาข่ายจะต่อเนื่องและไม่เปลี่ยนแปลง โดยไม่มีขอบเขตของเกรน กล่าวคือ คริสตัลทั้งหมดประกอบด้วยโครงตาข่ายเดี่ยวที่มีการวางแนวคริสตัลสม่ำเสมอ Polycrystalline: Polycrystalline ประกอบด้วยเม็ดเล็กๆ จำนวนมาก ซึ่งแต่ละเม็ดเป็นผลึกเดี่ยว และการวางแนวของพวกมันจะสุ่มโดยสัมพันธ์กัน ธัญพืชเหล่านี้ถูกคั่นด้วยขอบเขตของเมล็ดพืช ต้นทุนการผลิตวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ต่ำกว่าผลึกเดี่ยว ดังนั้นจึงยังคงมีประโยชน์ในบางการใช้งาน กระบวนการ epitaxis จะเกี่ยวข้องที่ไหน?
ในการผลิตวงจรรวมที่ใช้ซิลิคอน กระบวนการ epitaxis ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่น ซิลิคอนอีพิทาซีถูกใช้เพื่อสร้างชั้นซิลิคอนที่บริสุทธิ์และควบคุมอย่างประณีตบนพื้นผิวซิลิกอน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตวงจรรวมขั้นสูง นอกจากนี้ ในอุปกรณ์ไฟฟ้า SiC และ GaN ยังเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้างสองชนิดที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมีความสามารถในการจัดการพลังงานที่ยอดเยี่ยม วัสดุเหล่านี้มักจะปลูกบนซิลิคอนหรือซับสเตรตอื่นๆ ผ่านทางเอพิแทกซี ในการสื่อสารควอนตัม บิตควอนตัมที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์มักจะใช้โครงสร้าง epitaxis ของเจอร์เมเนียมซิลิคอน ฯลฯ

วิธีการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว?

สามวิธี epitaxy เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันทั่วไป:

Molecular Beam Epitaxy (MBE): Molecular Beam Epitaxy) เป็นเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของสารกึ่งตัวนำภายใต้สภาวะสุญญากาศสูงเป็นพิเศษ ในเทคโนโลยีนี้ วัสดุต้นทางจะถูกระเหยในรูปของอะตอมหรือลำแสงโมเลกุล จากนั้นจึงสะสมไว้บนสารตั้งต้นที่เป็นผลึก MBE เป็นเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของฟิล์มบางเซมิคอนดักเตอร์ที่แม่นยำและควบคุมได้ ซึ่งสามารถควบคุมความหนาของวัสดุที่สะสมในระดับอะตอมได้อย่างแม่นยำ

โลหะอินทรีย์ CVD (MOCVD): ในกระบวนการ MOCVD โลหะอินทรีย์และก๊าซไฮไดรด์ที่มีองค์ประกอบที่จำเป็นจะถูกจ่ายให้กับสารตั้งต้นที่อุณหภูมิที่เหมาะสม และวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่จำเป็นจะถูกสร้างขึ้นผ่านปฏิกิริยาทางเคมีและสะสมอยู่บนพื้นผิว ในขณะที่ส่วนที่เหลือ สารประกอบและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาถูกปล่อยออกมา

Vapor Phase Epitaxy (VPE): Vapor Phase Epitaxy เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ หลักการพื้นฐานของมันคือการขนส่งไอของสารเดี่ยวหรือสารประกอบในก๊าซตัวพาและสะสมผลึกไว้บนสารตั้งต้นผ่านปฏิกิริยาทางเคมี