I waferforberedelsesprosessen er det to kjerneledd: 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 det kan forbedres ytterligere gjennom epitaksiale prosesser.
Så hva er denotasjon? Kort sagt er epitaksi veksten av et nytt lag med enkeltkrystall på et enkelt krystallsubstrat som har blitt finbehandlet (skjæring, sliping, polering, etc.). Dette nye enkeltkrystalllaget og underlaget kan være laget av samme materiale eller forskjellige materialer, slik at homogen eller heteroepitaksial vekst 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 med samme krystallorientering som underlaget, kontrollerbar resistivitet og tykkelse, på et silisiumenkrystallsubstrat med en spesifikk krystallorientering. Et silisium enkeltkrystalllag med perfekt gitterstruktur. Når epitaksiallaget dyrkes på underlaget, kalles det hele en epitaksial wafer.
For den tradisjonelle silisiumhalvlederindustrien vil produksjon av høyfrekvente og høyeffektsenheter direkte på silisiumskiver støte på noen tekniske vanskeligheter. For eksempel er kravene til høy sammenbruddsspenning, liten seriemotstand og lite metningsspenningsfall i kollektorområdet vanskelig å oppnå. Innføringen av epitaksiteknologi løser disse problemene på en smart måte. Løsningen er å dyrke et epitaksialt lag med høy resistivitet på et silisiumsubstrat med lav resistivitet, og deretter fremstille enheter på det epitaksiale laget 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 høy gjennombruddsspenning og liten balanse mellom motstand og lite spenningsfall.
I tillegg har epitaksiteknologier som dampfaseepitaksi og væskefaseepitaksi av GaAs og andre III-V, II-VI og andre molekylære sammensatte halvledermaterialer også blitt sterkt utviklet og har blitt grunnlaget for de fleste mikrobølgeenheter, optoelektroniske enheter og strøm enheter. Uunnværlige prosessteknologier for produksjon, spesielt vellykket anvendelse av molekylær stråle og metall-organisk dampfase-epitaksiteknologi i tynne lag, supergitter, kvantebrønner, anstrengte supergitter og atomnivå tynnlagsepitaksi har blitt et nytt felt innen halvlederforskning. Utviklingen av "Energy Belt Project" har lagt et solid grunnlag.
Når det gjelder tredjegenerasjons halvlederanordninger, er nesten alle slike halvlederanordninger laget på epitaksiallaget, og selve silisiumkarbidplaten tjener kun som substrat. Tykkelsen på SiC epitaksialt materiale, bakgrunnsbærerkonsentrasjon og andre parametere bestemmer direkte de forskjellige elektriske egenskapene til SiC-enheter. Silisiumkarbidenheter for høyspenningsapplikasjoner stiller nye krav til parametere som tykkelsen på epitaksiale materialer og bakgrunnsbærerkonsentrasjon. Derfor spiller silisiumkarbid epitaksial teknologi en avgjørende rolle for å utnytte ytelsen til silisiumkarbidenheter fullt ut. Forberedelsen av nesten alle SiC-kraftenheter er basert på høykvalitets SiC-epitaksiale wafere. Produksjonen av epitaksiale lag er en viktig del av halvlederindustrien med brede båndgap.
Innleggstid: mai-06-2024