Certaines nouvelles indiquent qu'une entreprise de haute technologie dans un certain pays a développé un nouveau type de matériau de substrat qui correspond au réseau de GaN et peut bien faire croître le GaN. (Remarque : il est très difficile de préparer Monocristaux en vrac de GaN, donc le GaN mentionné ici est une couche épitaxiale, et révèle l'une des significations de l'existence de couches épitaxiales. Alors pourquoi y a-t-il une différence entre le substrat et la couche épitaxiale ? Quelle est la signification de l'existence de la couche épitaxiale ?

L'origine de la plaquette épitaxiale

La préparation des plaquettes comprend deux maillons principaux : la préparation du substrat et le processus d'épitaxie. Le substrat est une plaquette constituée de matériaux semi-conducteurs monocristallins. Le substrat peut entrer directement dans le processus de fabrication de plaquettes pour produire des dispositifs à semi-conducteurs ; il peut également être traité par traitement épitaxié pour produire des tranches épitaxiales. L'épitaxie fait référence au processus de croissance d'un nouveau monocristal sur un substrat monocristallin qui a été soigneusement traité par découpage, meulage, polissage, etc.

Le matériau du nouveau monocristal et le substrat peuvent être identiques ou différents (épitaxie homogène ou épitaxie hétérogène). Parce que la nouvelle couche monocristalline croît en fonction de la phase cristalline du substrat, on l'appelle une couche épitaxiale (l'épaisseur est généralement de quelques microns, en prenant le silicium comme exemple : la signification de la croissance épitaxiale de silicium est sur un substrat monocristallin de silicium avec une certaine orientation cristalline. Faire croître une couche de cristaux avec la même orientation cristalline et une épaisseur différente de la structure du réseau cristallin et une bonne intégrité), et le substrat avec la couche épitaxiale est appelé la plaque épitaxiale (plaque épitaxiale = couche épitaxiale + substrat) . Le dispositif réalisé sur la couche épitaxiale est une épitaxie positive. Si le dispositif est réalisé sur le substrat, on parle d'épitaxie inverse, et la couche épitaxiale ne joue qu'un rôle de support.

Epitaxie Homogène & Epitaxie Hétérogène

Quel problème la couche épitaxiale résout-elle ?

Problème:

Les matériaux monocristallins en vrac sont difficiles à répondre aux besoins croissants de divers dispositifs semi-conducteurs. Par conséquent, il accélère le développement de la croissance épitaxiale du matériau monocristallin en couche mince. Alors quels effets la technologie épitaxiale a-t-elle sur l'évolution des matériaux ?

Pour le silicium, lorsque la technologie de croissance épitaxiale du silicium a commencé, c'était vraiment une époque où les transistors au silicium haute fréquence et haute puissance étaient difficiles à fabriquer. Du point de vue du principe du transistor, afin d'obtenir une fréquence élevée et une puissance élevée, la tension de claquage de la zone de collecteur doit être élevée ; la résistance série doit être petite. C'est-à-dire que la chute de pression de saturation doit être faible. Le premier nécessite une résistivité électrique élevée des matériaux dans la zone du collecteur, tandis que le second nécessite une faible résistivité électrique des matériaux. Les deux se contredisent. La réduction de l'épaisseur du matériau de la zone du collecteur fera diminuer la résistance série, mais la plaquette de silicium sera trop fine et fragile pour être traitée. Réduire la résistivité du matériau sera en contradiction avec la première exigence. Ainsi, le développement de la technologie épitaxiale résout cette difficulté avec succès.

Solution avec épitaxie :

Cultivez une couche épitaxiale à haute résistivité sur un substrat à très faible résistance et fabriquez le dispositif sur la couche épitaxiale, de sorte que la couche épitaxiale à haute résistivité assure une tension de claquage élevée dans le tube, tandis que le substrat à faible résistance réduit la résistance du substrat, réduisant la chute de tension de saturation. Ainsi, la contradiction entre les deux est résolue.

En outre, l'épitaxie en phase gazeuse, l'épitaxie en phase liquide et d'autres technologies d'épitaxie de GaAs et d'autres matériaux semi-conducteurs composés moléculaires tels que III-V, II-VI et d'autres matériaux semi-conducteurs composés moléculaires ont été considérablement développées et sont devenues un processus indispensable. technologie pour la plupart des dispositifs à micro-ondes, des dispositifs optoélectroniques, des dispositifs de puissance, etc., en particulier l'épitaxie par faisceau moléculaire et en phase vapeur organique métallique dans des couches minces, des super-réseaux, des puits quantiques, des super-réseaux contraints et des films minces au niveau atomique.

Dans les applications, presque tous les dispositifs semi-conducteurs à large bande interdite sont fabriqués sur la couche épitaxiale, et la plaquette de carbure de silicium elle-même ne sert que de substrat. De plus, le contrôle de la couche épitaxiale est une partie importante de l'industrie des semi-conducteurs à large bande interdite.

7 compétences de la technologie épitaxiale

1. Une couche épitaxiale à haute (faible) résistance peut être développée par épitaxie sur un substrat à faible (haute) résistance.
2. Une couche épitaxiale de type N(P) peut être épitaxiée sur un substrat de type P(N) pour former directement une jonction PN. Il n'y a pas de problème de compensation lors de la réalisation d'une jonction PN sur un substrat monocristallin par une méthode de diffusion.
3. En combinaison avec la technologie des masques, la croissance épitaxiale est réalisée dans la zone désignée, ce qui crée des conditions pour la production de circuits intégrés et de dispositifs avec des structures spéciales.
4. Le type et la concentration de dopage peuvent être modifiés selon les besoins au cours du processus de croissance épitaxiale. Le changement de concentration peut être brusque ou lent.
5. Il peut produire un composé hétérogène, multicouche, multi-composants et une couche ultra-mince avec une composition variable.
6. La croissance épitaxiale peut être réalisée à une température inférieure au point de fusion du matériau, la vitesse de croissance est contrôlable et la croissance épitaxiale de l'épaisseur à l'échelle atomique peut être réalisée.
7. Il est possible de faire croître des matériaux monocristallins qui ne peuvent pas être étirés, tels que plaquette de GaN, couches monocristallines de composés tri- ou quaternaires, etc.

Couches épitaxiales et processus épitaxiaux

En un mot, la couche épitaxiale est plus facile à obtenir une structure cristalline parfaite et contrôlable que le substrat, ce qui est plus propice à l'application et au développement du matériau.

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