În procesul de preparare a plachetelor, există două verigături de bază: una este pregătirea substratului, iar cealaltă este implementarea procesului epitaxial. Substratul, o plachetă realizată cu atenție din material monocristal semiconductor, poate fi introdus direct în procesul de fabricare a plachetei ca bază pentru producerea dispozitivelor semiconductoare sau poate fi îmbunătățit în continuare prin procese epitaxiale.
Deci, ce este denotația? Pe scurt, epitaxia este creșterea unui nou strat de monocristal pe un substrat monocristal care a fost procesat fin (tăiere, șlefuire, lustruire etc.). Acest nou strat monocristal și substratul pot fi realizate din același material sau materiale diferite, astfel încât să se poată obține o creștere omogenă sau heteroepitaxială 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 cu aceeași orientare cristalină ca substratul, rezistivitate și grosime controlabile, pe un substrat monocristal de siliciu cu o orientare specifică a cristalului. Un strat de siliciu monocristal cu structură perfectă a rețelei. Când stratul epitaxial este crescut 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 plachete de siliciu va întâmpina unele dificultăți tehnice. De exemplu, cerințele de tensiune ridicată de avarie, rezistență în serie mică și scădere mică a tensiunii de saturație în zona colectorului sunt dificil de realizat. Introducerea tehnologiei epitaxiei rezolvă în mod inteligent aceste probleme. Soluția constă în creșterea unui strat epitaxial cu rezistivitate ridicată pe un substrat de siliciu cu rezistivitate scăzută și apoi fabricarea dispozitivelor 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, obținând astfel o tensiune de defalcare mare și un echilibru mic între rezistență și cădere mică de tensiune.
În plus, tehnologiile de epitaxie, cum ar fi epitaxia în fază de vapori și epitaxia în fază lichidă a GaAs și a altor III-V, II-VI și alte materiale semiconductoare compuse moleculare, au fost, de asemenea, dezvoltate foarte mult și au devenit baza pentru majoritatea dispozitivelor cu microunde, dispozitivelor optoelectronice și puterii. dispozitive. Tehnologiile de proces indispensabile pentru producție, în special aplicarea cu succes a tehnologiei epitaxiei cu fascicul molecular și faza de vapori metal-organici în straturi subțiri, superrețele, puțuri cuantice, superrețele tensionate și epitaxia în strat subțire la nivel atomic, au devenit un nou domeniu de cercetare a semiconductorilor. Dezvoltarea „Proiectului Centura Energetică” a pus baze solide.
În ceea ce privește dispozitivele semiconductoare din a treia generație, aproape toate astfel de dispozitive semiconductoare sunt realizate pe stratul epitaxial, iar placheta cu carbură de siliciu în sine servește doar ca substrat. Grosimea materialului epitaxial SiC, concentrația de purtător de fond și alți parametri determină în mod direct diferitele proprietăți electrice ale dispozitivelor SiC. Dispozitivele cu carbură de siliciu pentru aplicații de înaltă tensiune propun noi cerințe pentru parametri precum grosimea materialelor epitaxiale și concentrația purtătorului de fond. Prin urmare, tehnologia epitaxială cu carbură de siliciu joacă un rol decisiv în utilizarea pe deplin a performanței dispozitivelor cu carbură de siliciu. Pregătirea aproape tuturor dispozitivelor de putere SiC se bazează pe plachete epitaxiale SiC de înaltă calitate. Producția de straturi epitaxiale este o parte importantă a industriei semiconductoarelor cu bandgap largă.
Ora postării: mai-06-2024