Substratas ir epitaksija

Plokščių ruošimo procese yra dvi pagrindinės grandys: viena yra substrato paruošimas, o kita - epitaksinio proceso įgyvendinimas. Substratas, plokštelė, kruopščiai pagaminta iš puslaidininkinės monokristalinės medžiagos, gali būti tiesiogiai įtraukta į plokštelių gamybos procesą kaip pagrindas puslaidininkiniams įtaisams gaminti arba dar labiau pagerinti našumą naudojant epitaksinį procesą.

Taigi, kas yraepitaksija? Trumpai tariant, epitaksija reiškia išauginti naują monokristalų sluoksnį ant vieno kristalo pagrindo, kuris buvo smulkiai apdorotas (pjaustomas, šlifuojamas, poliruojamas ir kt.). Šis naujas vienas kristalas ir substratas gali būti pagaminti iš tos pačios arba skirtingų medžiagų, kad prireikus būtų galima pasiekti homogeninę arba nevienalytę epitaksiją. Kadangi naujai išaugęs monokristalinis sluoksnis išsiplės pagal substrato kristalinę fazę, jis vadinamas epitaksiniu sluoksniu. Jo storis paprastai yra tik keli mikronai. Kaip pavyzdį paėmus silicį, silicio epitaksinis augimas reiškia išauginti silicio monokristalinio sluoksnio sluoksnį, kurio kristalų orientacija yra tokia pati kaip substratas, reguliuojama varža ir storis bei tobula gardelės struktūra ant silicio monokristalinio pagrindo su specifine kristalų orientacija. Kai ant substrato auga epitaksinis sluoksnis, visuma vadinama epitaksine plokštele.

Tradicinėje silicio puslaidininkių pramonėje, gaminant aukšto dažnio ir didelės galios įrenginius tiesiai ant silicio plokštelių, susidurs su tam tikrais techniniais sunkumais, pvz., sunku pasiekti didelę gedimo įtampą, mažų serijų atsparumą ir mažą soties įtampos kritimą kolektoriaus srityje. Epitaksinės technologijos įdiegimas sumaniai išsprendžia šias problemas. Sprendimas yra užauginti didelės varžos epitaksinį sluoksnį ant mažos varžos silicio substrato, o tada pagaminti prietaisus ant didelės varžos epitaksinio sluoksnio. Tokiu būdu didelės varžos epitaksinis sluoksnis užtikrina aukštą įrenginio gedimo įtampą, o mažos varžos substratas sumažina pagrindo varžą, taip sumažindamas soties įtampos kritimą, taip išgaunant pusiausvyrą tarp didelės gedimo įtampos ir mažos varžos. ir žemos įtampos kritimas.

Be to,epitaksinistechnologijos, tokios kaip III-V, II-VI ir kitų molekulinių junginių puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip GaA, epitaksija garų fazėje ir skystosios fazės epitaksija, taip pat buvo labai išplėtotos ir tapo nepakeičiamomis proceso technologijomis gaminant daugumą mikrobangų prietaisų, optoelektroninių prietaisų, galios. prietaisai ir kt., ypač sėkmingas molekulinio pluošto ir metalo organinių garų fazės epitaksijos taikymas plonuose sluoksniuose, supergardelėse, kvantinėse šuliniuose, įtemptose supergardelėse ir atominėje plonasluoksnėje epitaksijoje, padėjusios tvirtą pagrindą „juostų inžinerijos“ plėtrai. , nauja puslaidininkių tyrimų sritis.

Kalbant apie trečiosios kartos puslaidininkinius įtaisus, beveik visi tokie puslaidininkiniai įtaisai yra pagaminti ant epitaksinio sluoksnio, osilicio karbido plokštelėpati naudojama tik kaip substratas. Tokie parametrai kaip SiC storis ir fono nešiklio koncentracijaepitaksinismedžiagos tiesiogiai lemia įvairias elektrines SiC įrenginių savybes. Silicio karbido įtaisai, skirti aukštai įtampai, kelia naujus reikalavimus tokiems parametrams kaip epitaksinių medžiagų storis ir fono nešiklio koncentracija. Todėl silicio karbido epitaksinė technologija atlieka lemiamą vaidmenį užtikrinant visišką silicio karbido prietaisų veikimą. Beveik visi SiC maitinimo įrenginiai yra paruošti remiantis aukšta kokybeSiC epitaksinės plokštelės, o epitaksinių sluoksnių gamyba yra svarbi plačios juostos puslaidininkių pramonės dalis.