Substrat og Epitaksi

I processen med waferforberedelse er der to kerneled: det ene er forberedelsen af ​​substratet, og det andet er implementeringen af ​​den epitaksiale proces. Substratet, en wafer omhyggeligt lavet af halvleder-enkeltkrystalmateriale, kan sættes direkte ind i wafer-fremstillingsprocessen som grundlag for at producere halvlederenheder eller yderligere forbedre ydeevnen gennem den epitaksiale proces.

Så hvad erepitaksi? Kort sagt er epitaksi at dyrke et nyt lag af enkelt krystal på et enkelt krystal substrat, der er blevet fint behandlet (skæring, slibning, polering osv.). Denne nye enkeltkrystal og substratet kan være lavet af det samme materiale eller forskellige materialer, således at homogen eller heterogen epitaksi kan opnås efter behov. Fordi det nyudvoksede enkeltkrystallag vil udvide sig i overensstemmelse med substratets krystalfase, kaldes det et epitaksielt lag. Dens tykkelse er generelt kun et par mikrometer. Tager silicium som et eksempel, er silicium epitaksial vækst at dyrke et lag af silicium enkeltkrystallag med samme krystalorientering som substratet, kontrollerbar resistivitet og tykkelse og perfekt gitterstruktur på et siliciumenkeltkrystalsubstrat med en specifik krystalorientering. Når det epitaksiale lag vokser på substratet, kaldes det hele for en epitaksial wafer.

For den traditionelle siliciumhalvlederindustri vil fremstilling af højfrekvente og højeffektsenheder direkte på siliciumskiver støde på nogle tekniske vanskeligheder, såsom den høje gennembrudsspænding, lille seriemodstand og lille mætningsspændingsfald i solfangerregionen er vanskelige at opnå. Introduktionen af ​​epitaksial teknologi løser smart disse problemer. Løsningen er at dyrke et epitaksielt lag med høj resistivitet på et siliciumsubstrat med lav resistivitet og derefter lave enheder på det epitaksiale lag med høj resistivitet. På denne måde giver det højresistivitets epitaksiale lag en høj gennembrudsspænding til enheden, mens lavresistivitetssubstratet reducerer substratets modstand og derved reducerer mætningsspændingsfaldet, hvorved der opnås en balance mellem høj gennembrudsspænding og lav modstand og lavt spændingsfald.

Desudenepitaksialteknologier såsom dampfase-epitaksi og væskefase-epitaksi af III-V, II-VI og andre molekylære sammensatte halvledermaterialer såsom GaAs er også blevet stærkt udviklet og er blevet uundværlige procesteknologier til produktion af de fleste mikrobølgeenheder, optoelektroniske enheder, strøm enheder osv., især den vellykkede anvendelse af molekylær stråle- og metal-organisk dampfase-epitaksi i tynde lag, supergitter, kvantebrønde, spændte supergitter og atomart tyndtlags-epitaksi, som har lagt et solidt grundlag for udviklingen af ​​"båndteknik" , et nyt felt inden for halvlederforskning.

Hvad angår tredjegenerations halvlederenheder, er sådanne halvlederenheder næsten alle lavet på det epitaksiale lag, ogsiliciumcarbid waferi sig selv bruges kun som underlag. Parametre såsom tykkelse og baggrundsbærerkoncentration af SiCepitaksialmaterialer bestemmer direkte de forskellige elektriske egenskaber af SiC-enheder. Siliciumcarbidenheder til højspændingsapplikationer stiller nye krav til parametre såsom tykkelsen og baggrundsbærerkoncentrationen af ​​epitaksiale materialer. Derfor spiller siliciumcarbid epitaksial teknologi en afgørende rolle i fuldt ud at udøve ydeevnen af ​​siliciumcarbid enheder. Næsten alle SiC power-enheder er forberedt baseret på høj kvalitetSiC epitaksiale wafere, og produktionen af ​​epitaksiale lag er en vigtig del af halvlederindustrien med brede båndgab.