Substrat și epitaxie

În procesul de pregătire a plachetelor, există două verigi de bază: una este pregătirea substratului, iar cealaltă este implementarea procesului epitaxial. Substratul, o plachetă realizată cu grijă din material monocristal semiconductor, poate fi introdus direct în procesul de fabricare a plachetei ca bază pentru a produce dispozitive semiconductoare sau pentru a îmbunătăți performanța prin procesul epitaxial.

Deci, ce esteepitaxie? Pe scurt, epitaxia constă în creșterea unui nou strat de monocristal pe un substrat monocristal care a fost procesat fin (tăiere, șlefuire, lustruire etc.). Acest nou cristal unic și substratul pot fi realizate din același material sau materiale diferite, astfel încât epitaxia omogenă sau eterogenă poate fi realizată după cum este necesar. Deoarece stratul monocristal nou crescut se va extinde în funcție de faza cristalină a substratului, se numește strat epitaxial. Grosimea sa este în general de doar câțiva microni. Luând siliciu ca exemplu, creșterea epitaxială a siliciului înseamnă creșterea unui strat de siliciu monocristal cu aceeași orientare a cristalului ca substratul, rezistivitate și grosime controlabile și structură perfectă a rețelei pe un substrat de siliciu monocristal cu o orientare specifică a cristalului. Când stratul epitaxial crește pe substrat, întregul se numește napolitană epitaxială.

Pentru industria tradițională a semiconductoarelor de siliciu, fabricarea dispozitivelor de înaltă frecvență și de mare putere direct pe plăcile de siliciu va întâmpina unele dificultăți tehnice, cum ar fi tensiunea mare de rupere, rezistența în serie mică și căderea mică a tensiunii de saturație în regiunea colectorului sunt greu de realizat. Introducerea tehnologiei epitaxiale rezolvă în mod inteligent aceste probleme. Soluția este să crești un strat epitaxial cu rezistivitate ridicată pe un substrat de siliciu cu rezistivitate scăzută și apoi să faci dispozitive pe stratul epitaxial cu rezistivitate ridicată. În acest fel, stratul epitaxial de înaltă rezistivitate asigură o tensiune mare de rupere pentru dispozitiv, în timp ce substratul cu rezistivitate scăzută reduce rezistența substratului, reducând astfel scăderea tensiunii de saturație, realizând astfel un echilibru între tensiunea mare de defalcare și rezistența scăzută. și căderea de tensiune scăzută.

In plus,epitaxialetehnologii precum epitaxia în fază de vapori și epitaxia în fază lichidă a III-V, II-VI și alte materiale semiconductoare compuse moleculare, cum ar fi GaAs, au fost, de asemenea, foarte dezvoltate și au devenit tehnologii de proces indispensabile pentru producerea majorității dispozitivelor cu microunde, dispozitivelor optoelectronice, energiei electrice. dispozitive etc., în special aplicarea cu succes a epitaxiei cu fascicul molecular și faza de vapori organici metalici în straturi subțiri, superrețele, sonde cuantice, superrețele tensionate și epitaxie atomică în strat subțire, care a pus o bază solidă pentru dezvoltarea „ingineriei benzilor” , un nou domeniu de cercetare a semiconductorilor.

În ceea ce privește dispozitivele semiconductoare de a treia generație, astfel de dispozitive semiconductoare sunt aproape toate realizate pe stratul epitaxial, iarplachetă cu carbură de siliciuîn sine este folosit doar ca substrat. Parametri precum grosimea și concentrația de purtător de fond de SiCepitaxialeematerialele determină direct diferitele proprietăți electrice ale dispozitivelor SiC. Dispozitivele cu carbură de siliciu pentru aplicații de înaltă tensiune propun noi cerințe pentru parametri precum grosimea și concentrația de suport de fond a materialelor epitaxiale. Prin urmare, tehnologia epitaxială cu carbură de siliciu joacă un rol decisiv în exercitarea pe deplin a performanței dispozitivelor cu carbură de siliciu. Aproape toate dispozitivele de alimentare SiC sunt pregătite pe baza de înaltă calitatePlaci epitaxiale de SiC, iar producția de straturi epitaxiale este o parte importantă a industriei semiconductoarelor cu bandgap largă.