Substrat og epitaksi

I prosessen med waferpreparering er det to kjernelenker: den ene er forberedelsen av substratet, og den andre er implementeringen av den epitaksiale prosessen. Substratet, en wafer omhyggelig laget av halvleder-enkrystallmateriale, kan settes direkte inn i wafer-fremstillingsprosessen som grunnlag for å produsere halvlederenheter, eller ytterligere forbedre ytelsen gjennom den epitaksiale prosessen.

Så, hva erepitaksi? Kort sagt er epitaksi å dyrke et nytt lag med enkrystall på et enkelt krystallsubstrat som har blitt finbehandlet (skjæring, sliping, polering, etc.). Denne nye enkeltkrystallen og substratet kan være laget av samme materiale eller forskjellige materialer, slik at homogen eller heterogen epitaksi kan oppnås etter behov. Fordi det nyvokste enkeltkrystalllaget vil ekspandere i henhold til krystallfasen til underlaget, kalles det et epitaksielt lag. Tykkelsen er vanligvis bare noen få mikron. For å ta silisium som et eksempel, er silisiumepitaksial vekst å dyrke et lag av silisium enkeltkrystalllag med samme krystallorientering som underlaget, kontrollerbar resistivitet og tykkelse, og perfekt gitterstruktur på et silisiumenkrystallsubstrat med en spesifikk krystallorientering. Når epitaksiallaget vokser på underlaget, kalles det hele en epitaksial wafer.

For den tradisjonelle silisiumhalvlederindustrien vil det å lage høyfrekvente og høyeffektsenheter direkte på silisiumskiver støte på noen tekniske vanskeligheter, slik som høy nedbrytningsspenning, liten seriemotstand og lite metningsspenningsfall i kollektorområdet er vanskelig å oppnå. Innføringen av epitaksial teknologi løser disse problemene på en smart måte. Løsningen er å dyrke et epitaksiallag med høy resistivitet på et silisiumsubstrat med lav resistivitet, og deretter lage enheter på epitaksiallaget med høy resistivitet. På denne måten gir det epitaksiale laget med høy resistivitet en høy nedbrytningsspenning for enheten, mens substratet med lav resistivitet reduserer motstanden til substratet, og reduserer dermed metningsspenningsfallet, og oppnår dermed en balanse mellom høy gjennombruddsspenning og lav motstand. og lavt spenningsfall.

I tilleggepitaksialteknologier som dampfaseepitaksi og væskefaseepitaksi av III-V, II-VI og andre molekylære sammensatte halvledermaterialer som GaAs har også blitt sterkt utviklet og har blitt uunnværlige prosessteknologier for produksjon av de fleste mikrobølgeenheter, optoelektroniske enheter, strøm enheter, etc., spesielt vellykket anvendelse av molekylær stråle og metall organisk dampfase-epitaksi i tynne lag, supergitter, kvantebrønner, anstrengte supergitter og atomær tynnlagsepitaksi, som har lagt et solid grunnlag for utviklingen av "båndteknikk" , et nytt felt innen halvlederforskning.

Når det gjelder tredjegenerasjons halvlederenheter, er slike halvlederenheter nesten alle laget på det epitaksiale laget, ogsilisiumkarbid waferi seg selv brukes kun som underlag. Parametre som tykkelse og bakgrunnsbærerkonsentrasjon av SiCepitaksialmaterialer bestemmer direkte de forskjellige elektriske egenskapene til SiC-enheter. Silisiumkarbidenheter for høyspenningsapplikasjoner stiller nye krav til parametere som tykkelse og bakgrunnsbærerkonsentrasjon av epitaksiale materialer. Derfor spiller silisiumkarbid epitaksial teknologi en avgjørende rolle i å fullt ut utøve ytelsen til silisiumkarbidenheter. Nesten alle SiC-strømenheter er forberedt basert på høy kvalitetSiC epitaksiale wafere, og produksjonen av epitaksiale lag er en viktig del av halvlederindustrien med brede båndgap.