Зачем полупроводниковым устройствам нужен эпитаксиальный слой?

Некоторые новости указывают на то, что высокотехнологичная компания в определенной стране разработала новый тип материала подложки, который соответствует решетке GaN и может хорошо выращивать GaN. (Примечание: очень сложно подготовитьОбъемные монокристаллы GaN, поэтому упомянутый здесь GaN является эпитаксиальным слоем и раскрывает один из смыслов существования эпитаксиальных слоев. Тогда почему существует разница между подложкой и эпитаксиальным слоем? В чем смысл существования эпитаксиального слоя?

Происхождение эпитаксиальной пластины

Подготовка пластин включает в себя два основных звена: подготовку подложки и эпитаксиальный процесс. Подложка представляет собой пластину из полупроводниковых монокристаллических материалов. Подложка может напрямую использоваться в процессе производства пластин для производства полупроводниковых устройств; также его можно подвергнуть эпитаксиальной обработке для получения эпитаксиальных пластин. Эпитаксия — это процесс выращивания нового монокристалла на монокристаллической подложке, тщательно обработанной резкой, шлифовкой, полировкой и т. д.

Материал нового монокристалла и подложки могут быть одинаковыми или разными (гомогенная эпитаксия или гетерогенная эпитаксия). Поскольку новый монокристаллический слой растет в соответствии с кристаллической фазой подложки, его называют эпитаксиальным слоем (толщина обычно составляет несколько микрон, на примере кремния: смысл эпитаксиального роста кремния заключается в подложке из монокристалла кремния). с определенной ориентацией кристаллов, выращивают слой кристаллов с одинаковой ориентацией кристаллов и разной толщиной структуры кристаллической решетки и хорошей целостностью), а подложку с эпитаксиальным слоем называют эпитаксиальной пластиной (эпитаксиальная пластина = эпитаксиальный слой +). субстрат). Устройство, изготовленное на эпитаксиальном слое, является положительной эпитаксии. Если устройство выполнено на подложке, оно называется обратной эпитаксиальной, а эпитаксиальный слой играет лишь вспомогательную роль.

Гомогенная эпитаксия и гетерогенная эпитаксия

Какую проблему решает эпитаксиальный слой?

Проблема:

Объемные монокристаллические материалы трудно удовлетворить растущие потребности различных полупроводниковых устройств. Таким образом, это ускоряет развитие эпитаксиального роста тонкослойного монокристаллического материала. Так какое же влияние эпитаксиальная технология оказывает на развитие материалов?

Для кремния, когда появилась технология эпитаксиального роста кремния, это было время, когда кремниевые высокочастотные и мощные транзисторы было трудно производить. С точки зрения транзисторного принципа, чтобы получить высокую частоту и большую мощность, напряжение пробоя области коллектора должно быть высоким; последовательное сопротивление должно быть небольшим. То есть падение давления насыщения должно быть небольшим. Первый требует высокого удельного электросопротивления материалов в зоне коллектора, а второй требует низкого удельного электросопротивления материалов. Эти двое противоречат друг другу. Уменьшение толщины материала области коллектора приведет к уменьшению последовательного сопротивления, но кремниевая пластина будет слишком тонкой и хрупкой для обработки. Уменьшение удельного сопротивления материала будет противоречить первому требованию. Так что развитие эпитаксиальной технологии успешно решает эту трудность.

Решение с эпитаксиальным процессом:

Вырастить высокоомный эпитаксиальный слой на подложке с чрезвычайно низким сопротивлением и изготовить устройство на эпитаксиальном слое так, чтобы высокоомный эпитаксиальный слой обеспечивал высокое напряжение пробоя в трубке, а низкоомная подложка снижала сопротивление. подложки, уменьшая падение напряжения насыщения. Тем самым разрешается противоречие между ними.

In addition, the gas phase epitaxy, liquid phase epitaxy and other epitaxy technologies of GaAs and other molecular compound semiconductor materials such as III-V, II-VI and other molecular compound semiconductor materials have been greatly developed, and they have become an indispensable process technology for most microwave devices, optoelectronic devices, power devices, etc., especially molecular beam and metal organic vapor phase epitaxy in thin layers, superlattices, quantum wells, strained superlattices, and atomic-level thin films.

В приложениях почти все широкозонные полупроводниковые приборы изготавливаются на эпитаксиальном слое, а сама пластина карбида кремния служит лишь подложкой. Кроме того, контроль эпитаксиального слоя является важной частью широкозонной полупроводниковой промышленности.

7 навыков эпитаксиальной технологии

1. Эпитаксиальный слой с высоким (низким) сопротивлением может быть эпитаксиально выращен на подложке с низким (высоким) сопротивлением.
2. Эпитаксиальный слой типа N(P) может быть эпитаксиально выращен на подложке типа P(N) для непосредственного формирования PN-перехода. При изготовлении PN-перехода на монокристаллической подложке диффузионным методом проблема компенсации не возникает.
3. В сочетании с масочной технологией эпитаксиальный рост осуществляется в отведенной зоне, что создает условия для производства интегральных схем и устройств со специальной структурой.
4. Тип и концентрация легирования могут быть изменены по мере необходимости в процессе эпитаксиального роста. Изменение концентрации может быть резким или медленным.
5. Он может выращивать гетерогенные, многослойные, многокомпонентные соединения и ультратонкие слои с переменным составом.
6. Эпитаксиальный рост может осуществляться при температуре ниже температуры плавления материала, скорость роста можно контролировать, и можно реализовать эпитаксиальный рост толщины атомного масштаба.
7. Можно вырастить монокристаллические материалы, которые невозможно нарисовать, напримерGaN пластина, монокристаллические слои три- или четверных соединений и т. д.

Эпитаксиальные слои и эпитаксиальные процессы

Одним словом, в эпитаксиальном слое легче получить идеальную и контролируемую кристаллическую структуру, чем в подложке, что более благоприятно для применения и разработки материала.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресу[email protected] и [email protected].