Substrat in epitaksija

V procesu priprave rezin sta dva bistvena člena: eden je priprava substrata, drugi pa izvedba epitaksialnega postopka. Podlago, rezino, ki je skrbno izdelana iz polprevodniškega enokristalnega materiala, je mogoče neposredno vnesti v postopek izdelave rezin kot osnovo za proizvodnjo polprevodniških naprav ali dodatno izboljšati zmogljivost z epitaksialnim postopkom.

Torej, kaj jeepitaksija? Na kratko, epitaksija je gojenje nove plasti monokristala na enokristalnem substratu, ki je bil fino obdelan (rezanje, brušenje, poliranje itd.). Ta novi monokristal in substrat sta lahko izdelana iz istega ali različnih materialov, tako da je po potrebi mogoče doseči homogeno ali heterogeno epitaksijo. Ker se bo na novo zrasla monokristalna plast razširila glede na kristalno fazo substrata, se imenuje epitaksialna plast. Njegova debelina je običajno le nekaj mikronov. Če vzamemo silicij kot primer, je epitaksialna rast silicija rast plasti monokristalnega sloja silicija z enako kristalno orientacijo kot substrat, nadzorovano upornostjo in debelino ter popolno mrežno strukturo na silicijevem monokristalnem substratu s specifično kristalno orientacijo. Ko epitaksialna plast zraste na podlago, se celota imenuje epitaksialna rezina.

Za tradicionalno industrijo silicijevih polprevodnikov bo izdelava visokofrekvenčnih in visokozmogljivih naprav neposredno na silicijevih rezinah naletela na nekaj tehničnih težav, kot so visoka prebojna napetost, majhen serijski upor in majhen padec nasičene napetosti v kolektorskem območju je težko doseči. Uvedba epitaksialne tehnologije pametno rešuje te težave. Rešitev je vzgoja epitaksialne plasti z visoko upornostjo na silicijevem substratu z nizko upornostjo in nato izdelava naprav na epitaksialni plasti z visoko upornostjo. Na ta način epitaksialna plast z visoko upornostjo zagotavlja visoko prebojno napetost za napravo, medtem ko substrat z nizko upornostjo zmanjša upor podlage in s tem zmanjša padec napetosti nasičenja, s čimer se doseže ravnovesje med visoko prebojno napetostjo in nizko upornostjo. in nizek padec napetosti.

poleg tegaepitaksialnoTehnologije, kot sta epitaksija v parni fazi in epitaksija v tekoči fazi III-V, II-VI in drugih molekularnih sestavljenih polprevodniških materialov, kot je GaAs, so prav tako močno razvite in so postale nepogrešljive procesne tehnologije za proizvodnjo večine mikrovalovnih naprav, optoelektronskih naprav, električne energije naprave itd., zlasti uspešna uporaba epitaksije z molekularnim žarkom in kovinsko organsko parno fazo v tankih plasteh, supermrežah, kvantnih vrtinah, napetih supermrežah in atomski tankoslojni epitaksiji, ki je postavila trdne temelje za razvoj "pasovnega inženiringa" , novo področje raziskav polprevodnikov.

Kar zadeva polprevodniške naprave tretje generacije, so te polprevodniške naprave skoraj vse izdelane na epitaksialni plasti inrezina iz silicijevega karbidase uporablja samo kot substrat. Parametri, kot sta debelina in koncentracija nosilca SiC v ozadjuepitaksialnomateriali neposredno določajo različne električne lastnosti naprav SiC. Naprave iz silicijevega karbida za visokonapetostne aplikacije postavljajo nove zahteve za parametre, kot sta debelina in koncentracija nosilca v ozadju epitaksialnih materialov. Zato ima epitaksialna tehnologija silicijevega karbida odločilno vlogo pri popolnem izvajanju zmogljivosti naprav iz silicijevega karbida. Skoraj vse napajalne naprave iz SiC so izdelane na podlagi visoke kakovostiSiC epitaksialne rezine, proizvodnja epitaksialnih plasti pa je pomemben del industrije polprevodnikov s široko pasovno vrzeljo.