ما هو النفوق؟

معظم المهندسين لا يعرفون ذلكنفوقوالتي تلعب دورًا مهمًا في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات.نفوقيمكن استخدامها في منتجات شرائح مختلفة، والمنتجات المختلفة لها أنواع مختلفة من النفوق، بما في ذلكسي نفوق, كربيد الفوقية, نبتة الجاليوم، إلخ.

ما هو النفوق؟
غالبًا ما يُطلق على Epitaxy اسم "Epitaxy" باللغة الإنجليزية. تأتي الكلمة من الكلمات اليونانية "epi" (التي تعني "فوق") و"سيارات الأجرة" (التي تعني "الترتيب"). كما يوحي الاسم، فهذا يعني الترتيب بدقة فوق كائن ما. تتمثل عملية النفوق في ترسيب طبقة بلورية مفردة رفيعة على ركيزة بلورية واحدة. تسمى هذه الطبقة البلورية المفردة المودعة حديثًا بالطبقة الفوقية.

هناك نوعان رئيسيان من النفوق: الفوقي المتجانس والمغاير الفوقي. يشير المثلي الفوقي إلى زراعة نفس المادة على نفس النوع من الركيزة. الطبقة الفوقية والركيزة لهما نفس البنية الشبكية تمامًا. Heteroepitaxy هو نمو مادة أخرى على ركيزة من مادة واحدة. في هذه الحالة، قد يكون الهيكل الشبكي للطبقة البلورية المزروعة الفوقي والركيزة مختلفين. ما هي البلورات المفردة والبلورات المتعددة؟
في أشباه الموصلات، كثيرا ما نسمع مصطلحات السيليكون البلوري الأحادي والسيليكون متعدد البلورات. لماذا يسمى بعض السيليكون بلورات مفردة وبعض السيليكون يسمى متعدد البلورات؟

بلورة واحدة: ترتيب الشبكة مستمر وغير متغير، بدون حدود حبيبية، أي أن البلورة بأكملها تتكون من شبكة واحدة ذات اتجاه بلوري ثابت. متعدد البلورات: يتكون متعدد البلورات من العديد من الحبيبات الصغيرة، كل منها عبارة عن بلورة واحدة، وتكون اتجاهاتها عشوائية بالنسبة لبعضها البعض. يتم فصل هذه الحبوب عن طريق حدود الحبوب. تكلفة إنتاج المواد متعددة البلورات أقل من تكلفة إنتاج البلورات المفردة، لذلك فهي لا تزال مفيدة في بعض التطبيقات. أين ستشمل العملية الفوقي؟
في صناعة الدوائر المتكاملة القائمة على السيليكون، يتم استخدام العملية الفوقي على نطاق واسع. على سبيل المثال، يتم استخدام طبقة السيليكون لتنمية طبقة سيليكون نقية ويتم التحكم فيها بدقة على ركيزة من السيليكون، وهو أمر مهم للغاية لتصنيع الدوائر المتكاملة المتقدمة. بالإضافة إلى ذلك، في أجهزة الطاقة، تعد SiC و GaN مادتين من أشباه الموصلات واسعة النطاق شائعة الاستخدام مع إمكانات ممتازة للتعامل مع الطاقة. وعادة ما تزرع هذه المواد على السيليكون أو ركائز أخرى من خلال النضوج. في الاتصالات الكمومية، عادةً ما تستخدم البتات الكمومية القائمة على أشباه الموصلات الهياكل الفوقية المصنوعة من السيليكون والجرمانيوم. إلخ.

طرق النمو الفوقي؟

ثلاث طرق أشباه الموصلات شائعة الاستخدام:

تنضيد الشعاع الجزيئي (MBE): تنضيد الشعاع الجزيئي) عبارة عن تقنية نمو فوقي لأشباه الموصلات يتم إجراؤها في ظل ظروف فراغ عالية جدًا. في هذه التقنية، يتم تبخير المادة المصدر على شكل ذرات أو حزم جزيئية ومن ثم ترسيبها على ركيزة بلورية. MBE هي تقنية نمو الأغشية الرقيقة لأشباه الموصلات دقيقة للغاية ويمكن التحكم فيها ويمكنها التحكم بدقة في سمك المادة المودعة على المستوى الذري.

المعادن العضوية CVD (MOCVD): في عملية MOCVD، يتم إمداد المعادن العضوية وغازات الهيدريد المحتوية على العناصر المطلوبة إلى الركيزة عند درجة حرارة مناسبة، ويتم توليد المواد شبه الموصلة المطلوبة من خلال التفاعلات الكيميائية وترسب على الركيزة، في حين أن الباقي يتم تفريغ المركبات ومنتجات التفاعل.

Vapor Phase Epitaxy (VPE): تعد Vapor Phase Epitaxy تقنية مهمة شائعة الاستخدام في إنتاج أجهزة أشباه الموصلات. مبدأها الأساسي هو نقل بخار مادة واحدة أو مركب في غاز حامل وترسيب البلورات على الركيزة من خلال التفاعلات الكيميائية.