Підкладка та епітаксія

У процесі підготовки пластин є дві основні ланки: одна – підготовка підкладки, друга – здійснення епітаксійного процесу. Підкладку, пластину, ретельно виготовлену з напівпровідникового монокристалічного матеріалу, можна безпосередньо ввести в процес виробництва пластини як основу для виробництва напівпровідникових пристроїв або додатково підвищити продуктивність за допомогою епітаксійного процесу.

Отже, що єепітаксія? Коротше кажучи, епітаксія полягає у вирощуванні нового шару монокристала на монокристалічній підкладці, яка була ретельно оброблена (різання, шліфування, полірування тощо). Цей новий монокристал і підкладка можуть бути виготовлені з одного або різних матеріалів, щоб за потреби можна було досягти однорідної або гетерогенної епітаксії. Оскільки щойно вирощений монокристалічний шар розширюється відповідно до кристалічної фази підкладки, його називають епітаксіальним шаром. Його товщина зазвичай становить лише кілька мікрон. Якщо взяти кремній як приклад, епітаксіальне вирощування кремнію полягає у вирощуванні шару монокристалічного шару кремнію з такою ж орієнтацією кристалів, що й підкладка, контрольованим питомим опором і товщиною та ідеальною структурою решітки на монокристалічній підкладці кремнію з певною орієнтацією кристалів. Коли епітаксійний шар росте на підкладці, ціле називається епітаксійною пластиною.

Для традиційної промисловості кремнієвих напівпровідників створення високочастотних і потужних пристроїв безпосередньо на кремнієвих пластинах зіткнеться з деякими технічними труднощами, такими як висока напруга пробою, малий серійний опір і невелике падіння напруги насичення в області колектора. Впровадження епітаксійної технології спритно вирішує ці проблеми. Рішення полягає в тому, щоб виростити високоомний епітаксіальний шар на кремнієвій підкладці з низьким опором, а потім створити пристрої на високоомному епітаксіальному шарі. Таким чином, високоомний епітаксіальний шар забезпечує високу напругу пробою для пристрою, тоді як підкладка з низьким опором зменшує опір підкладки, тим самим зменшуючи падіння напруги насичення, таким чином досягаючи балансу між високою напругою пробою та низьким опором. і низьке падіння напруги.

Крім того,епітаксійнийтакі технології, як парофазова епітаксія та рідкофазна епітаксія III-V, II-VI та інших молекулярних складних напівпровідникових матеріалів, таких як GaAs, також отримали великий розвиток і стали незамінними технологічними процесами для виробництва більшості мікрохвильових пристроїв, оптоелектронних пристроїв, енергетичних пристроїв. прилади тощо, особливо успішне застосування молекулярно-променевої та металоорганічної парофазної епітаксії в тонких шарах, надґратках, квантових ямах, деформованих надґратках та атомної тонкошарової епітаксії, що заклало міцну основу для розвитку "зонної інженерії" , новий напрямок досліджень напівпровідників.

Що стосується напівпровідникових приладів третього покоління, то такі напівпровідникові прилади майже всі виготовляються на епітаксіальному шарі, апластина карбіду кремніюсам по собі використовується лише як субстрат. Такі параметри, як товщина та фонова концентрація носіїв SiCепітаксійнийматеріали безпосередньо визначають різноманітні електричні властивості пристроїв SiC. Пристрої з карбіду кремнію для застосування під високою напругою висувають нові вимоги до таких параметрів, як товщина та фонова концентрація носія епітаксійних матеріалів. Тому епітаксіальна технологія карбіду кремнію відіграє вирішальну роль у повному забезпеченні продуктивності пристроїв із карбіду кремнію. Майже всі силові пристрої SiC виготовляються на основі високої якостіЕпітаксіальні пластини SiC, і виробництво епітаксіальних шарів є важливою частиною широкозонної промисловості напівпровідників.