Podłoże i epitaksja

W procesie przygotowania płytek występują dwa zasadnicze ogniwa: jednym jest przygotowanie podłoża, a drugim realizacja procesu epitaksjalnego. Podłoże, czyli płytka starannie wykonana z półprzewodnikowego materiału monokrystalicznego, można bezpośrednio zastosować w procesie produkcji płytek jako podstawę do produkcji urządzeń półprzewodnikowych lub jeszcze bardziej poprawić wydajność w procesie epitaksjalnym.

A więc, co jestepitaksja? Krótko mówiąc, epitaksja polega na wyhodowaniu nowej warstwy monokryształu na podłożu monokrystalicznym, które zostało poddane dokładnej obróbce (cięcie, szlifowanie, polerowanie itp.). Ten nowy monokryształ i podłoże mogą być wykonane z tego samego lub różnych materiałów, dzięki czemu w razie potrzeby można uzyskać jednorodną lub niejednorodną epitaksję. Ponieważ nowo wyhodowana warstwa pojedynczego kryształu będzie się rozszerzać zgodnie z fazą krystaliczną podłoża, nazywa się ją warstwą epitaksjalną. Jego grubość wynosi zazwyczaj tylko kilka mikronów. Biorąc za przykład krzem, epitaksjalny wzrost krzemu polega na wyhodowaniu warstwy monokryształu krzemu o tej samej orientacji kryształów co podłoże, kontrolowanej oporności i grubości oraz doskonałej strukturze sieci na podłożu monokryształu krzemu o określonej orientacji kryształów. Gdy na podłożu narośnie warstwa epitaksjalna, całość nazywa się płytką epitaksjalną.

W tradycyjnym przemyśle półprzewodników krzemowych wytwarzanie urządzeń o wysokiej częstotliwości i dużej mocy bezpośrednio na płytkach krzemowych będzie napotykać pewne trudności techniczne, takie jak wysokie napięcie przebicia, mała rezystancja szeregowa i mały spadek napięcia nasycenia w obszarze kolektora. Wprowadzenie technologii epitaksjalnej sprytnie rozwiązuje te problemy. Rozwiązaniem jest wyhodowanie warstwy epitaksjalnej o wysokiej rezystancji na podłożu krzemowym o niskiej rezystancji, a następnie wykonanie urządzeń na warstwie epitaksjalnej o wysokiej rezystancji. W ten sposób warstwa epitaksjalna o wysokiej rezystancji zapewnia wysokie napięcie przebicia dla urządzenia, natomiast podłoże o niskiej rezystancji zmniejsza rezystancję podłoża, zmniejszając w ten sposób spadek napięcia nasycenia, uzyskując w ten sposób równowagę pomiędzy wysokim napięciem przebicia a niską rezystancją i niski spadek napięcia.

Ponadto,epitaksjalnytechnologie, takie jak epitaksja w fazie gazowej i epitaksja w fazie ciekłej III-V, II-VI i innych materiałów półprzewodnikowych o związkach molekularnych, takich jak GaA, również zostały znacznie rozwinięte i stały się niezbędnymi technologiami procesowymi do produkcji większości urządzeń mikrofalowych, urządzeń optoelektronicznych, mocy urządzeń itp., zwłaszcza pomyślne zastosowanie epitaksji z wiązek molekularnych i metalicznej fazy organicznej w fazie gazowej w cienkich warstwach, supersieciach, studniach kwantowych, naprężonych supersieciach i epitaksji cienkowarstwowej atomowej, co położyło solidne podstawy pod rozwój „inżynierii pasmowej” , nową dziedzinę badań półprzewodników.

Jeśli chodzi o urządzenia półprzewodnikowe trzeciej generacji, to prawie wszystkie tego typu urządzenia półprzewodnikowe są wykonane na warstwie epitaksjalnej, apłytka z węglika krzemusam w sobie służy jedynie jako podłoże. Parametry takie jak grubość i stężenie nośnika tła SiCepitaksjalnymateriały bezpośrednio determinują różne właściwości elektryczne urządzeń SiC. Urządzenia z węglika krzemu do zastosowań wysokonapięciowych stawiają nowe wymagania dotyczące parametrów, takich jak grubość i stężenie nośnika tła materiałów epitaksjalnych. Dlatego technologia epitaksjalna z węglika krzemu odgrywa decydującą rolę w pełnym wykorzystaniu wydajności urządzeń z węglika krzemu. Prawie wszystkie urządzenia zasilające SiC przygotowywane są w oparciu o wysoką jakośćPłytki epitaksjalne SiC, a produkcja warstw epitaksjalnych jest ważną częścią przemysłu półprzewodników o szerokiej przerwie energetycznej.