Substraatti ja epitaksi

Kiekon valmistusprosessissa on kaksi ydinlinkkiä: toinen on substraatin valmistelu ja toinen epitaksiaaliprosessin toteuttaminen. Substraatti, puolijohde-yksikidemateriaalista huolellisesti valmistettu kiekko, voidaan laittaa suoraan kiekon valmistusprosessiin perustaksi puolijohdelaitteiden valmistukseen tai parantaa suorituskykyä edelleen epitaksiaalisella prosessilla.

Eli mikä onepitaksia? Lyhyesti sanottuna epitaksia on kasvattaa uusi yksikidekerros yksikidealustalle, joka on hienokäsitelty (leikkaus, hionta, kiillotus jne.). Tämä uusi yksikide ja substraatti voidaan valmistaa samasta materiaalista tai eri materiaaleista, jotta saadaan aikaan homogeeninen tai heterogeeninen epitaksia tarpeen mukaan. Koska vasta kasvanut yksikidekerros laajenee substraatin kidefaasin mukaan, sitä kutsutaan epitaksiaaliseksi kerrokseksi. Sen paksuus on yleensä vain muutama mikrometri. Piin esimerkkinä piin epitaksiaalinen kasvu tarkoittaa piin yksikidekerroksen kasvattamista, jolla on sama kideorientaatio kuin substraatilla, säädettävä resistiivisyys ja paksuus sekä täydellinen hilarakenne piiyksikidealustalle, jolla on tietty kideorientaatio. Kun epitaksiaalinen kerros kasvaa substraatilla, kokonaisuutta kutsutaan epitaksiaaliseksi kiekoksi.

Perinteisessä piipuolijohdeteollisuudessa korkeataajuisten ja suuritehoisten laitteiden valmistaminen suoraan piikiekkojen päälle kohtaa joitain teknisiä vaikeuksia, kuten korkea läpilyöntijännite, piensarjavastus ja pieni kyllästysjännitteen pudotus kollektorialueella on vaikea saavuttaa. Epitaksiaalitekniikan käyttöönotto ratkaisee nämä ongelmat taitavasti. Ratkaisu on kasvattaa korkearesistanssinen epitaksiaalinen kerros matalaresistiiviselle piisubstraatille ja tehdä sitten laitteita korkearesistiiviselle epitaksikerrokselle. Tällä tavalla korkearesistanssinen epitaksiaalinen kerros tarjoaa laitteelle korkean läpilyöntijännitteen, kun taas matalaresistanssinen substraatti vähentää substraatin vastusta ja vähentää siten kyllästysjännitteen pudotusta, jolloin saavutetaan tasapaino korkean läpilyöntijännitteen ja pienen vastuksen välillä. ja pieni jännitehäviö.

Lisäksi,epitaksiaalinentekniikoita, kuten III-V, II-VI ja muiden molekyyliyhdisteiden puolijohdemateriaalien, kuten GaA:iden, höyryfaasiepitaksia ja nestefaasiepitaksia, on myös kehitetty suuresti ja niistä on tullut välttämättömiä prosessiteknologioita useimpien mikroaaltouunien, optoelektronisten laitteiden, tehon tuotantoon. laitteet jne., erityisesti molekyylisäteen ja metallin orgaanisen höyryfaasin epitaksian onnistunut soveltaminen ohuissa kerroksissa, superhiloissa, kvanttikuovissa, jännityneissä superhiloissa ja atomiohutkerrosepitaksissa, mikä on luonut vankan perustan "bändisuunnittelun" kehitykselle. , uusi puolijohdetutkimuksen ala.

Mitä tulee kolmannen sukupolven puolijohdelaitteisiin, tällaiset puolijohdelaitteet valmistetaan melkein kaikki epitaksiaaliselle kerrokselle, japiikarbidikiekkoitseään käytetään vain alustana. Parametrit, kuten piikarbidin paksuus ja taustakantajapitoisuusepitaksiaalinenmateriaalit määräävät suoraan piikarbidilaitteiden erilaiset sähköiset ominaisuudet. Suurjännitesovelluksiin tarkoitetut piikarbidilaitteet asettavat uusia vaatimuksia parametreille, kuten epitaksiaalisten materiaalien paksuudelle ja taustakantajapitoisuudelle. Siksi piikarbidin epitaksiaalisella tekniikalla on ratkaiseva rooli piikarbidilaitteiden suorituskyvyn täysimääräisessä käytössä. Lähes kaikki SiC-teholaitteet on valmistettu korkealaatuisinaSiC epitaksiaaliset kiekot, ja epitaksiaalisten kerrosten tuotanto on tärkeä osa laajakaistaista puolijohdeteollisuutta.