I beredningsprocessen för wafer finns det två kärnlänkar: den ena är beredningen av substratet och den andra är implementeringen av den epitaxiella processen. Substratet, en wafer noggrant tillverkad av halvledarenkristallmaterial, kan sättas in direkt i wafertillverkningsprocessen som en bas för att producera halvledarenheter, eller så kan det förbättras ytterligare genom epitaxiella processer.
Så vad är denotation? Kort sagt är epitaxi tillväxten av ett nytt lager av enkristall på ett enkristallsubstrat som har finbearbetats (skärning, slipning, polering, etc.). Detta nya enkristallskikt och substratet kan vara gjorda av samma material eller olika material, så att homogen eller heteroepitaxiell tillväxt kan uppnås efter behov. Eftersom det nytillväxta enkristallskiktet kommer att expandera i enlighet med substratets kristallfas, kallas det ett epitaxiellt skikt. Dess tjocklek är i allmänhet bara några mikrometer. Om man tar kisel som ett exempel, är kiselepitaxiell tillväxt att växa ett lager av kisel med samma kristallorientering som substratet, kontrollerbar resistivitet och tjocklek, på ett enkristallsubstrat av kisel med en specifik kristallorientering. Ett enkristalllager av kisel med perfekt gitterstruktur. När det epitaxiella lagret odlas på substratet kallas det hela för en epitaxiell wafer.
För den traditionella kiselhalvledarindustrin kommer tillverkning av högfrekventa och högeffektsenheter direkt på kiselskivor att stöta på vissa tekniska svårigheter. Till exempel är kraven på hög genombrottsspänning, liten serieresistans och litet mättningsspänningsfall i kollektorområdet svåra att uppnå. Införandet av epitaxiteknik löser dessa problem på ett smart sätt. Lösningen är att odla ett epitaxiellt skikt med hög resistivitet på ett kiselsubstrat med låg resistivitet och sedan tillverka enheter på det epitaxiella skiktet med hög resistivitet. På detta sätt ger det högresistiva epitaxiella skiktet en hög genombrottsspänning för enheten, medan lågresistivitetssubstratet minskar substratets resistans, och därigenom minskar mättnadsspänningsfallet, och därigenom uppnår hög genombrottsspänning och liten balans mellan resistans och litet spänningsfall.
Dessutom har epitaxiteknologier såsom ångfasepitaxi och flytande fasepitaxi av GaAs och andra III-V, II-VI och andra molekylära sammansatta halvledarmaterial också utvecklats kraftigt och har blivit grunden för de flesta mikrovågsenheter, optoelektroniska enheter och kraft enheter. Oumbärliga processteknologier för produktion, särskilt den framgångsrika tillämpningen av molekylstråle- och metallorganisk ångfas-epitaxiteknologi i tunna skikt, supergitter, kvantbrunnar, ansträngda supergitter och tunnskiktsepitaxi på atomnivå har blivit ett nytt område för halvledarforskning. Utvecklingen av "Energy Belt Project" har lagt en solid grund.
När det gäller tredje generationens halvledaranordningar är nästan alla sådana halvledaranordningar gjorda på det epitaxiella skiktet, och själva kiselkarbidskivan tjänar bara som substrat. Tjockleken på SiC-epitaxialmaterial, bakgrundsbärarkoncentration och andra parametrar bestämmer direkt de olika elektriska egenskaperna hos SiC-anordningar. Kiselkarbidenheter för högspänningstillämpningar ställer nya krav på parametrar som tjockleken på epitaxiella material och bakgrundsbärarkoncentration. Därför spelar kiselkarbidepitaxialteknik en avgörande roll för att fullt ut utnyttja prestanda hos kiselkarbidanordningar. Framställningen av nästan alla SiC-kraftenheter är baserad på högkvalitativa SiC-epitaxialwafers. Produktionen av epitaxiella skikt är en viktig del av halvledarindustrin med breda bandgap.
Posttid: maj-06-2024