Nel processo di preparazione del wafer ci sono due collegamenti fondamentali: uno è la preparazione del substrato e l'altro è l'implementazione del processo epitassiale. Il substrato, un wafer realizzato con cura da materiale semiconduttore monocristallino, può essere inserito direttamente nel processo di produzione del wafer come base per produrre dispositivi a semiconduttore, oppure può essere ulteriormente migliorato attraverso processi epitassiali.
Allora, cos'è la denotazione? In breve, l'epitassia è la crescita di un nuovo strato di cristallo singolo su un substrato di cristallo singolo che è stato finemente lavorato (taglio, molatura, lucidatura, ecc.). Questo nuovo strato monocristallino e il substrato possono essere realizzati con lo stesso materiale o con materiali diversi, in modo che sia possibile ottenere una crescita omogenea o eteroepitassiale secondo necessità. Poiché lo strato monocristallino appena cresciuto si espanderà in base alla fase cristallina del substrato, viene chiamato strato epitassiale. Il suo spessore è generalmente di pochi micron. Prendendo come esempio il silicio, la crescita epitassiale del silicio consiste nel far crescere uno strato di silicio con lo stesso orientamento del cristallo del substrato, resistività e spessore controllabili, su un substrato di silicio monocristallino con un orientamento del cristallo specifico. Uno strato monocristallino di silicio con struttura reticolare perfetta. Quando lo strato epitassiale viene cresciuto sul substrato, l'insieme viene chiamato wafer epitassiale.
Per l'industria tradizionale dei semiconduttori in silicio, la produzione di dispositivi ad alta frequenza e ad alta potenza direttamente su wafer di silicio incontrerà alcune difficoltà tecniche. Ad esempio, i requisiti di elevata tensione di rottura, piccola resistenza in serie e piccola caduta di tensione di saturazione nell'area del collettore sono difficili da soddisfare. L’introduzione della tecnologia dell’epitassia risolve abilmente questi problemi. La soluzione è far crescere uno strato epitassiale ad alta resistività su un substrato di silicio a bassa resistività e quindi fabbricare dispositivi sullo strato epitassiale ad alta resistività. In questo modo, lo strato epitassiale ad alta resistività fornisce un'elevata tensione di rottura per il dispositivo, mentre il substrato a bassa resistività riduce la resistenza del substrato, riducendo così la caduta di tensione di saturazione, ottenendo così un'elevata tensione di rottura e un piccolo equilibrio tra resistenza e piccola caduta di tensione.
Inoltre, anche le tecnologie di epitassia come l'epitassia in fase vapore e l'epitassia in fase liquida di GaAs e altri materiali semiconduttori di composti III-V, II-VI e altri composti molecolari sono state ampiamente sviluppate e sono diventate la base per la maggior parte dei dispositivi a microonde, dispositivi optoelettronici e dispositivi di potenza. dispositivi. Le tecnologie di processo indispensabili per la produzione, in particolare l'applicazione di successo della tecnologia dell'epitassia a fascio molecolare e in fase vapore metallo-organica in strati sottili, superreticoli, pozzi quantici, superreticoli deformati ed epitassia a livello atomico su strato sottile, sono diventate un nuovo campo di ricerca sui semiconduttori. Lo sviluppo del “Progetto Energy Belt” ha gettato solide basi.
Per quanto riguarda i dispositivi a semiconduttore della terza generazione, quasi tutti i dispositivi a semiconduttore sono realizzati sullo strato epitassiale e il wafer di carburo di silicio stesso serve solo come substrato. Lo spessore del materiale epitassiale SiC, la concentrazione del portatore di fondo e altri parametri determinano direttamente le varie proprietà elettriche dei dispositivi SiC. I dispositivi al carburo di silicio per applicazioni ad alta tensione presentano nuovi requisiti per parametri quali lo spessore dei materiali epitassiali e la concentrazione del portatore di fondo. Pertanto, la tecnologia epitassiale del carburo di silicio gioca un ruolo decisivo per sfruttare appieno le prestazioni dei dispositivi in carburo di silicio. La preparazione di quasi tutti i dispositivi di potenza SiC si basa su wafer epitassiali SiC di alta qualità. La produzione di strati epitassiali è una parte importante dell'industria dei semiconduttori ad ampio gap di banda.
Orario di pubblicazione: 06-maggio-2024