Substrato e Epitaxia

No processo de preparação do wafer, existem dois elos principais: um é a preparação do substrato e o outro é a implementação do processo epitaxial. O substrato, um wafer cuidadosamente feito de material semicondutor de cristal único, pode ser colocado diretamente no processo de fabricação do wafer como base para produzir dispositivos semicondutores ou melhorar ainda mais o desempenho por meio do processo epitaxial.

Então, o que éepitaxia? Resumindo, epitaxia é o crescimento de uma nova camada de cristal único em um substrato de cristal único que foi finamente processado (corte, retificação, polimento, etc.). Este novo cristal único e o substrato podem ser feitos do mesmo material ou de materiais diferentes, de modo que a epitaxia homogênea ou heterogênea possa ser alcançada conforme necessário. Como a camada de cristal único recém-crescida se expandirá de acordo com a fase cristalina do substrato, ela é chamada de camada epitaxial. Sua espessura geralmente é de apenas alguns mícrons. Tomando o silício como exemplo, o crescimento epitaxial do silício consiste em fazer crescer uma camada de camada de cristal único de silício com a mesma orientação de cristal do substrato, resistividade e espessura controláveis ​​e estrutura de rede perfeita em um substrato de cristal único de silício com uma orientação de cristal específica. Quando a camada epitaxial cresce no substrato, o todo é chamado de wafer epitaxial.

Para a indústria tradicional de semicondutores de silício, fabricar dispositivos de alta frequência e alta potência diretamente em wafers de silício encontrará algumas dificuldades técnicas, como alta tensão de ruptura, resistência em série pequena e pequena queda de tensão de saturação na região do coletor. A introdução da tecnologia epitaxial resolve estes problemas de forma inteligente. A solução é cultivar uma camada epitaxial de alta resistividade em um substrato de silício de baixa resistividade e, em seguida, fabricar dispositivos na camada epitaxial de alta resistividade. Desta forma, a camada epitaxial de alta resistividade fornece uma alta tensão de ruptura para o dispositivo, enquanto o substrato de baixa resistividade reduz a resistência do substrato, reduzindo assim a queda de tensão de saturação, conseguindo assim um equilíbrio entre alta tensão de ruptura e baixa resistência e baixa queda de tensão.

Além disso,epitaxialtecnologias como epitaxia em fase de vapor e epitaxia em fase líquida de III-V, II-VI e outros materiais semicondutores compostos moleculares, como GaAs, também foram bastante desenvolvidas e tornaram-se tecnologias de processo indispensáveis ​​para a produção da maioria dos dispositivos de microondas, dispositivos optoeletrônicos, energia dispositivos, etc., especialmente a aplicação bem-sucedida de epitaxia de feixe molecular e fase de vapor orgânico metálico em camadas finas, superredes, poços quânticos, superredes tensas e epitaxia de camada fina atômica, que estabeleceu uma base sólida para o desenvolvimento de "engenharia de banda" , um novo campo de pesquisa de semicondutores.

Quanto aos dispositivos semicondutores de terceira geração, esses dispositivos semicondutores são quase todos feitos na camada epitaxial, e obolacha de carboneto de silícioem si é usado apenas como substrato. Parâmetros como espessura e concentração de portadores de fundo de SiCepitaxialos materiais determinam diretamente as várias propriedades elétricas dos dispositivos de SiC. Dispositivos de carboneto de silício para aplicações de alta tensão apresentam novos requisitos para parâmetros como espessura e concentração de portadores de fundo de materiais epitaxiais. Portanto, a tecnologia epitaxial de carboneto de silício desempenha um papel decisivo no exercício completo do desempenho dos dispositivos de carboneto de silício. Quase todos os dispositivos de energia SiC são preparados com base em alta qualidadeBolachas epitaxiais de SiC, e a produção de camadas epitaxiais é uma parte importante da indústria de semicondutores de banda larga.