Substrat dan Epitaksi

Dalam proses penyediaan wafer, terdapat dua pautan teras: satu ialah penyediaan substrat, dan satu lagi ialah pelaksanaan proses epitaxial. Substrat, wafer yang dibuat dengan teliti daripada bahan kristal tunggal semikonduktor, boleh terus dimasukkan ke dalam proses pembuatan wafer sebagai asas untuk menghasilkan peranti semikonduktor, atau meningkatkan lagi prestasi melalui proses epitaxial.

Jadi, apa ituepitaksi? Ringkasnya, epitaksi adalah untuk menumbuhkan lapisan baru kristal tunggal pada substrat kristal tunggal yang telah diproses dengan halus (memotong, mengisar, menggilap, dll.). Kristal tunggal dan substrat baharu ini boleh dibuat daripada bahan yang sama atau bahan yang berbeza, supaya epitaksi homogen atau heterogen boleh dicapai mengikut keperluan. Kerana lapisan kristal tunggal yang baru tumbuh akan mengembang mengikut fasa kristal substrat, ia dipanggil lapisan epitaxial. Ketebalannya biasanya hanya beberapa mikron. Mengambil silikon sebagai contoh, pertumbuhan epitaxial silikon adalah untuk mengembangkan lapisan lapisan kristal tunggal silikon dengan orientasi kristal yang sama dengan substrat, kerintangan dan ketebalan yang boleh dikawal, dan struktur kekisi yang sempurna pada substrat kristal tunggal silikon dengan orientasi kristal tertentu. Apabila lapisan epitaxial tumbuh pada substrat, keseluruhannya dipanggil wafer epitaxial.

Bagi industri semikonduktor silikon tradisional, membuat peranti frekuensi tinggi dan berkuasa tinggi secara langsung pada wafer silikon akan menghadapi beberapa kesukaran teknikal, seperti voltan pecahan tinggi, rintangan siri kecil dan penurunan voltan tepu kecil di kawasan pengumpul adalah sukar dicapai. Pengenalan teknologi epitaxial dengan bijak menyelesaikan masalah ini. Penyelesaiannya adalah untuk mengembangkan lapisan epitaxial dengan rintangan tinggi pada substrat silikon dengan rintangan rendah, dan kemudian membuat peranti pada lapisan epitaxial dengan rintangan tinggi. Dengan cara ini, lapisan epitaxial kerintangan tinggi memberikan voltan pecahan tinggi untuk peranti, manakala substrat kerintangan rendah mengurangkan rintangan substrat, dengan itu mengurangkan penurunan voltan tepu, dengan itu mencapai keseimbangan antara voltan pecahan tinggi dan rintangan rendah dan penurunan voltan rendah.

Selain itu,epitaxialteknologi seperti epitaksi fasa wap dan epitaksi fasa cecair III-V, II-VI dan bahan semikonduktor sebatian molekul lain seperti GaA juga telah banyak dibangunkan dan telah menjadi teknologi proses yang sangat diperlukan untuk pengeluaran kebanyakan peranti gelombang mikro, peranti optoelektronik, kuasa. peranti, dsb., terutamanya aplikasi yang berjaya bagi rasuk molekul dan epitaksi fasa wap organik logam dalam lapisan nipis, superlattices, telaga kuantum, superlattices tegang, dan epitaksi lapisan nipis atom, yang telah meletakkan asas yang kukuh untuk pembangunan "kejuruteraan jalur" , bidang baru penyelidikan semikonduktor.

Bagi peranti semikonduktor generasi ketiga, peranti semikonduktor tersebut hampir kesemuanya dibuat pada lapisan epitaxial, danwafer silikon karbidaitu sendiri hanya digunakan sebagai substrat. Parameter seperti ketebalan dan kepekatan pembawa latar belakang SiCepitaxialbahan secara langsung menentukan pelbagai sifat elektrik peranti SiC. Peranti silikon karbida untuk aplikasi voltan tinggi mengemukakan keperluan baharu untuk parameter seperti ketebalan dan kepekatan pembawa latar belakang bahan epitaxial. Oleh itu, teknologi epitaxial silikon karbida memainkan peranan yang menentukan dalam melaksanakan sepenuhnya prestasi peranti silikon karbida. Hampir semua peranti kuasa SiC disediakan berdasarkan kualiti tinggiwafer epitaxial SiC, dan pengeluaran lapisan epitaxial adalah bahagian penting dalam industri semikonduktor celah jalur lebar.