Подложка и эпитаксия

В процессе изготовления пластин имеются два основных звена: одно — подготовка подложки, другое — осуществление эпитаксиального процесса. Подложка, пластина, тщательно изготовленная из полупроводникового монокристаллического материала, может быть непосредственно использована в процессе производства пластин в качестве основы для производства полупроводниковых устройств или дальнейшего повышения производительности посредством эпитаксиального процесса.

Итак, что такоеэпитаксия? Короче говоря, эпитаксия заключается в выращивании нового слоя монокристалла на монокристаллической подложке, подвергнутой тонкой обработке (резке, шлифовке, полировке и т. д.). Этот новый монокристалл и подложка могут быть изготовлены из одного и того же материала или из разных материалов, так что при необходимости можно достичь гомогенной или гетерогенной эпитаксии. Поскольку вновь выращенный монокристаллический слой будет расширяться в соответствии с кристаллической фазой подложки, его называют эпитаксиальным слоем. Его толщина обычно составляет всего несколько микрон. Если взять в качестве примера кремний, то эпитаксиальный рост кремния заключается в выращивании слоя монокристаллического кремния с той же ориентацией кристаллов, что и подложка, с контролируемым удельным сопротивлением и толщиной, а также с идеальной структурой решетки на подложке из монокристалла кремния с определенной ориентацией кристаллов. Когда эпитаксиальный слой растет на подложке, вся конструкция называется эпитаксиальной пластиной.

В традиционной кремниево-полупроводниковой промышленности изготовление высокочастотных и мощных устройств непосредственно на кремниевых пластинах столкнется с некоторыми техническими трудностями, такими как высокое напряжение пробоя, малое последовательное сопротивление и небольшое падение напряжения насыщения в области коллектора. Внедрение эпитаксиальной технологии ловко решает эти проблемы. Решение состоит в том, чтобы вырастить эпитаксиальный слой с высоким удельным сопротивлением на кремниевой подложке с низким сопротивлением, а затем изготовить устройства на эпитаксиальном слое с высоким сопротивлением. Таким образом, эпитаксиальный слой с высоким сопротивлением обеспечивает высокое напряжение пробоя для устройства, в то время как подложка с низким сопротивлением снижает сопротивление подложки, тем самым уменьшая падение напряжения насыщения, тем самым достигая баланса между высоким напряжением пробоя и низким сопротивлением. и низкое падение напряжения.

Кроме того,эпитаксиальныйтакие технологии, как эпитаксия из паровой фазы и эпитаксия из жидкой фазы III-V, II-VI и других молекулярных соединений полупроводниковых материалов, таких как GaAs, также получили большое развитие и стали незаменимыми технологическими процессами для производства большинства микроволновых устройств, оптоэлектронных устройств, силовых устройства и т. д., особенно успешное применение молекулярно-лучевой и газофазной эпитаксии металлоорганических соединений в тонких слоях, сверхрешетках, квантовых ямах, напряженных сверхрешетках и атомной тонкослойной эпитаксии, заложившее прочную основу для развития «зонной инженерии». , новая область исследований полупроводников.

Что касается полупроводниковых приборов третьего поколения, то такие полупроводниковые приборы почти все выполнены на эпитаксиальном слое, апластина карбида кремниясам по себе используется только как подложка. Такие параметры, как толщина и фоновая концентрация носителей заряда SiC.эпитаксиальныйматериалы напрямую определяют различные электрические свойства устройств SiC. Карбидокремниевые устройства для применения при высоких напряжениях выдвигают новые требования к таким параметрам, как толщина и концентрация фоновых носителей эпитаксиальных материалов. Таким образом, эпитаксиальная технология карбида кремния играет решающую роль в обеспечении полной производительности устройств из карбида кремния. Почти все силовые устройства SiC изготовлены на основе высококачественныхЭпитаксиальные пластины SiC, а производство эпитаксиальных слоев является важной частью широкозонной полупроводниковой промышленности.