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 يمكن تعزيزها بشكل أكبر من خلال العمليات الفوقي.
إذن ما هو الدلالة؟ باختصار، التنضيد هو نمو طبقة جديدة من البلورة المفردة على ركيزة بلورية واحدة تمت معالجتها بدقة (القطع، الطحن، التلميع، إلخ). يمكن تصنيع هذه الطبقة البلورية المفردة الجديدة والركيزة من نفس المادة أو من مواد مختلفة، بحيث يمكن تحقيق نمو 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 السيليكون بنفس الاتجاه البلوري للركيزة، ومقاومة وسمك يمكن التحكم فيهما، على ركيزة بلورية مفردة من السيليكون ذات اتجاه بلوري محدد. طبقة بلورية واحدة من السيليكون ذات بنية شبكية مثالية. عندما تنمو الطبقة الفوقي على الركيزة، فإن الكل يسمى الرقاقة الفوقي.
بالنسبة لصناعة أشباه الموصلات السيليكونية التقليدية، فإن تصنيع الأجهزة عالية التردد والطاقة مباشرة على رقائق السيليكون سيواجه بعض الصعوبات التقنية. على سبيل المثال، من الصعب تحقيق متطلبات جهد الانهيار العالي، ومقاومة السلسلة الصغيرة، وانخفاض جهد التشبع الصغير في منطقة المجمع. إن إدخال تقنية Epitaxy يحل هذه المشكلات بذكاء. الحل هو زراعة طبقة فوقية عالية المقاومة على ركيزة من السيليكون منخفضة المقاومة، ومن ثم تصنيع أجهزة على الطبقة الفوقية عالية المقاومة. بهذه الطريقة، توفر الطبقة الفوقية عالية المقاومة جهد انهيار عالي للجهاز، في حين أن الركيزة منخفضة المقاومة تقلل من مقاومة الركيزة، وبالتالي تقلل من انخفاض جهد التشبع، وبالتالي تحقيق جهد انهيار عالي وتوازن صغير بين المقاومة و انخفاض الجهد الصغير.
بالإضافة إلى ذلك، فقد تم أيضًا تطوير التقنيات الفوقية مثل الفوقية في الطور البخاري والفوقية في الطور السائل لـ GaAs وغيرها من المواد III-V وII-VI وغيرها من مواد أشباه الموصلات المركبة الجزيئية بشكل كبير وأصبحت الأساس لمعظم أجهزة الموجات الدقيقة والأجهزة الإلكترونية الضوئية والطاقة الأجهزة. أصبحت تقنيات العمليات التي لا غنى عنها للإنتاج، وخاصة التطبيق الناجح للشعاع الجزيئي وتكنولوجيا تنضيد طور البخار المعدني العضوي في الطبقات الرقيقة، والشبكات الفائقة، والآبار الكمومية، والشبكات الفائقة المتوترة، والطبقة الرقيقة على المستوى الذري، مجالًا جديدًا لأبحاث أشباه الموصلات. لقد أرسى تطوير "مشروع حزام الطاقة" أساسًا متينًا.
وفيما يتعلق بأجهزة أشباه الموصلات من الجيل الثالث، فإن جميع أجهزة أشباه الموصلات تقريبًا مصنوعة على الطبقة الفوقية، ولا تعمل رقاقة كربيد السيليكون نفسها إلا كركيزة. يحدد سمك المادة الفوقي SiC وتركيز حامل الخلفية والمعلمات الأخرى بشكل مباشر الخواص الكهربائية المختلفة لأجهزة SiC. تطرح أجهزة كربيد السيليكون للتطبيقات ذات الجهد العالي متطلبات جديدة للمعلمات مثل سمك المواد الفوقي وتركيز الناقل الخلفي. لذلك، تلعب تقنية كربيد السيليكون الفوقي دورًا حاسمًا في الاستفادة الكاملة من أداء أجهزة كربيد السيليكون. يعتمد تحضير جميع أجهزة طاقة SiC تقريبًا على رقائق SiC الفوقي عالية الجودة. يعد إنتاج الطبقات الفوقي جزءًا مهمًا من صناعة أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق الواسعة.
وقت النشر: 06 مايو 2024