Substrat dan Epitaksi

Dalam proses penyiapan wafer, terdapat dua mata rantai inti: yang pertama adalah penyiapan substrat, dan yang lainnya adalah pelaksanaan proses epitaksial. Substrat, wafer yang dibuat dengan hati-hati dari bahan kristal tunggal semikonduktor, dapat langsung dimasukkan ke dalam proses pembuatan wafer sebagai dasar untuk memproduksi perangkat semikonduktor, atau lebih meningkatkan kinerja melalui proses epitaksi.

Jadi, apa ituepitaksi? Singkatnya, epitaksi adalah menumbuhkan lapisan kristal tunggal baru pada substrat kristal tunggal yang telah diproses secara halus (pemotongan, penggilingan, pemolesan, dll). Kristal tunggal baru dan substratnya dapat dibuat dari bahan yang sama atau bahan berbeda, sehingga epitaksi homogen atau heterogen dapat dicapai sesuai kebutuhan. Karena lapisan kristal tunggal yang baru tumbuh akan mengembang sesuai dengan fase kristal substrat, maka disebut lapisan epitaksial. Ketebalannya umumnya hanya beberapa mikron. Mengambil silikon sebagai contoh, pertumbuhan epitaksi silikon adalah menumbuhkan lapisan lapisan kristal tunggal silikon dengan orientasi kristal yang sama dengan substrat, resistivitas dan ketebalan yang dapat dikontrol, dan struktur kisi yang sempurna pada substrat kristal tunggal silikon dengan orientasi kristal tertentu. Ketika lapisan epitaksi tumbuh pada substrat, keseluruhannya disebut wafer epitaksi.

Untuk industri semikonduktor silikon tradisional, pembuatan perangkat frekuensi tinggi dan daya tinggi langsung pada wafer silikon akan menghadapi beberapa kesulitan teknis, seperti tegangan tembus yang tinggi, resistansi seri yang kecil, dan penurunan tegangan saturasi yang kecil di wilayah kolektor sulit dicapai. Pengenalan teknologi epitaksi secara cerdik memecahkan masalah ini. Solusinya adalah dengan menumbuhkan lapisan epitaksi dengan resistivitas tinggi pada substrat silikon dengan resistivitas rendah, dan kemudian membuat perangkat pada lapisan epitaksi dengan resistivitas tinggi. Dengan cara ini, lapisan epitaksi resistivitas tinggi memberikan tegangan tembus yang tinggi untuk perangkat, sedangkan substrat dengan resistivitas rendah mengurangi resistansi media, sehingga mengurangi penurunan tegangan saturasi, sehingga mencapai keseimbangan antara tegangan tembus tinggi dan resistansi rendah. dan penurunan tegangan rendah.

Selain itu,epitaksiteknologi seperti epitaksi fase uap dan epitaksi fase cair III-V, II-VI dan bahan semikonduktor senyawa molekul lainnya seperti GaAs juga telah berkembang pesat dan telah menjadi teknologi proses yang sangat diperlukan untuk produksi sebagian besar perangkat gelombang mikro, perangkat optoelektronik, listrik perangkat, dll., terutama keberhasilan penerapan epitaksi berkas molekul dan fase uap organik logam pada lapisan tipis, superlattice, sumur kuantum, superlattice tegang, dan epitaksi lapisan tipis atom, yang telah meletakkan dasar yang kuat untuk pengembangan "rekayasa pita" , bidang penelitian semikonduktor baru.

Sedangkan untuk perangkat semikonduktor generasi ketiga, perangkat semikonduktor tersebut hampir semuanya dibuat pada lapisan epitaksial, danwafer silikon karbidasendiri hanya digunakan sebagai substrat. Parameter seperti ketebalan dan konsentrasi pembawa latar belakang SiCepitaksibahan secara langsung menentukan berbagai sifat listrik perangkat SiC. Perangkat silikon karbida untuk aplikasi tegangan tinggi mengajukan persyaratan baru untuk parameter seperti ketebalan dan konsentrasi pembawa latar belakang bahan epitaksi. Oleh karena itu, teknologi epitaksi silikon karbida memainkan peran penting dalam memaksimalkan kinerja perangkat silikon karbida. Hampir semua perangkat listrik SiC disiapkan berdasarkan kualitas tinggiwafer epitaksi SiC, dan produksi lapisan epitaksi merupakan bagian penting dari industri semikonduktor celah pita lebar.