Sustrato y Epitaxia

En el proceso de preparación de la oblea, hay dos vínculos principales: uno es la preparación del sustrato y el otro es la implementación del proceso epitaxial. El sustrato, una oblea cuidadosamente hecha de material monocristalino semiconductor, se puede colocar directamente en el proceso de fabricación de la oblea como base para producir dispositivos semiconductores o mejorar aún más el rendimiento mediante el proceso epitaxial.

Entonces, ¿qué esepitaxia? En resumen, la epitaxia consiste en hacer crecer una nueva capa de monocristal sobre un sustrato de monocristal que ha sido finamente procesado (corte, esmerilado, pulido, etc.). Este nuevo monocristal y el sustrato pueden estar hechos del mismo material o de materiales diferentes, de modo que se pueda conseguir una epitaxia homogénea o heterogénea según sea necesario. Debido a que la capa monocristalina recién formada se expandirá de acuerdo con la fase cristalina del sustrato, se denomina capa epitaxial. Su espesor es generalmente de sólo unas pocas micras. Tomando el silicio como ejemplo, el crecimiento epitaxial del silicio consiste en hacer crecer una capa de monocristal de silicio con la misma orientación cristalina que el sustrato, resistividad y espesor controlables y una estructura reticular perfecta sobre un sustrato monocristalino de silicio con una orientación cristalina específica. Cuando la capa epitaxial crece sobre el sustrato, el conjunto se denomina oblea epitaxial.

Para la industria tradicional de semiconductores de silicio, fabricar dispositivos de alta frecuencia y alta potencia directamente en obleas de silicio encontrará algunas dificultades técnicas, como el alto voltaje de ruptura, la pequeña resistencia en serie y la pequeña caída de voltaje de saturación en la región del colector, que son difíciles de lograr. La introducción de la tecnología epitaxial resuelve inteligentemente estos problemas. La solución es hacer crecer una capa epitaxial de alta resistividad sobre un sustrato de silicio de baja resistividad y luego fabricar dispositivos sobre la capa epitaxial de alta resistividad. De esta manera, la capa epitaxial de alta resistividad proporciona un alto voltaje de ruptura para el dispositivo, mientras que el sustrato de baja resistividad reduce la resistencia del sustrato, reduciendo así la caída de voltaje de saturación, logrando así un equilibrio entre alto voltaje de ruptura y baja resistencia. y baja caída de tensión.

Además,epitaxialtecnologías como la epitaxia en fase de vapor y la epitaxia en fase líquida de III-V, II-VI y otros materiales semiconductores compuestos moleculares como GaAs también se han desarrollado mucho y se han convertido en tecnologías de proceso indispensables para la producción de la mayoría de los dispositivos de microondas, dispositivos optoelectrónicos, energía. dispositivos, etc., especialmente la aplicación exitosa de epitaxia de haz molecular y fase de vapor orgánico metálico en capas delgadas, superredes, pozos cuánticos, superredes tensadas y epitaxia de capa delgada atómica, que ha sentado una base sólida para el desarrollo de la "ingeniería de bandas". , un nuevo campo de investigación de semiconductores.

En cuanto a los dispositivos semiconductores de tercera generación, casi todos se fabrican en la capa epitaxial, y eloblea de carburo de silicioEn sí mismo sólo se utiliza como sustrato. Parámetros como el espesor y la concentración de portador de fondo de SiC.epitaxialLos materiales determinan directamente las diversas propiedades eléctricas de los dispositivos de SiC. Los dispositivos de carburo de silicio para aplicaciones de alto voltaje plantean nuevos requisitos para parámetros como el espesor y la concentración de portadores de fondo de los materiales epitaxiales. Por lo tanto, la tecnología epitaxial de carburo de silicio juega un papel decisivo para ejercer plenamente el rendimiento de los dispositivos de carburo de silicio. Casi todos los dispositivos de potencia de SiC están preparados en base a materiales de alta calidad.Obleas epitaxiales de SiC, y la producción de capas epitaxiales es una parte importante de la industria de semiconductores de banda ancha.