Υποστρώμα έναντι επιταξίας: Οι διπλοί πυλώνες της κατασκευής κυψελών ημιαγωγών

Ι. Θεμελιώδεις ορισμοί υποστρώματος και επιταξίας

ΥπόστρωμακαιΕπιταξίαείναι δύο θεμελιωδώς διαφορετικές αλλά στενά συνδεδεμένες έννοιες στην κατασκευή ημιαγωγών πλακών.

Υπόστρωμα:
Το υπόστρωμα είναι συνήθως ένα μονοκρυσταλλικό υλικό υψηλής καθαρότητας και υψηλής ποιότητας που χρησιμεύει ως "βάση" για όλες τις επόμενες διεργασίες ημιαγωγών.Παρέχει όχι μόνο μηχανική υποστήριξη, αλλά και ένα καλά οργανωμένο πρότυπο πλέγματος απαραίτητο για την κατασκευή συσκευής.
 

Τα κοινά υλικά περιλαμβάνουν:Σίλικον (Si), Καρβίδιο Σίλικον (SiC), Ζαφείρι (Al2O3), Αρσενικό Γαλλίου (GaAs), κλπ.

Επιταξία:
Η επιταξία αναφέρεται στην ελεγχόμενη ανάπτυξη ενός νέου, υψηλής ποιότητας μονοκρυσταλλικού φιλμ στην επιφάνεια ενός υποστρώματος.επιτακτική στρώση.
Το επιταξιακό στρώμα μπορεί να είναι από το ίδιο υλικό με το υπόστρωμα (Ομοεπιταξία) ή άλλου υλικού (ετεροεπιταξία)).

ΙΙ. Σχέσεις στη διαδικασία κατασκευής κυψελών

Βήμα 1: Προετοιμασία υποστρώματος
Οι μονοκρυσταλλικές πλάκες υψηλής καθαρότητας παράγονται χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως η διαδικασία Czochralski ή η τεχνική float-zone.οι πλάκες είναι έτοιμες για χρήση ως υπόστρωμα.

Βήμα 2: Επιτακτική ανάπτυξη
Η επιτακτική στρώση έχει συχνά υψηλότερη καθαρότητα, ελεγχόμενη συγκέντρωση ντόπινγκ, ακριβώς καθορισμένο πάχος,και λιγότερα διαρθρωτικά ελαττώματα για την κάλυψη ειδικών απαιτήσεων σχεδιασμού συσκευής.

ΙΙΙ. Τι είναι ένα υπόστρωμα; Ο ρόλος και η σημασία του

Λειτουργία 1: Μηχανική υποστήριξη
Το υπόστρωμα λειτουργεί ως πλατφόρμα για όλες τις επακόλουθες διαδικασίες και συσκευές.

Λειτουργία 2: Πρότυπο πλέγματος
Η κρυστάλλινη δομή του υποστρώματος καθορίζει την κρυσταλλική ποιότητα του επιταξιακού στρώματος, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει άμεσα την απόδοση της συσκευής.

Λειτουργία 3: Ηλεκτρική βάση
Οι εγγενείς ηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού υποστρώματος επηρεάζουν τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά του τσιπ, όπως η αγωγιμότητα και η αντίσταση.

Παράδειγμα:
Σχεδόν όλα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα CMOS και οι οπτοηλεκτρονικές συσκευές ξεκινούν με ένα υπόστρωμα πυριτίου.

IV. Τι είναι η επιταξία; Αρχές και μέθοδοι παρασκευής

Αρχή επιταξιακής ανάπτυξης:
Epitaxy involves the atomic-scale deposition of a new single crystal layer that aligns with the lattice structure of the underlying substrate—similar to decorating a well-laid foundation with high-grade materials.

Συνηθισμένες τεχνικές επιταξιακής ανάπτυξης:

• Επιταξία στάθμης ατμού (VPE):Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η εισαγωγή αερίων προκατόχων σε θάλαμο αντίδρασης υψηλής θερμοκρασίας, όπου αποθηκεύονται και κρυσταλλώνονται στην επιφάνεια του υπόστρωμα.η επιταξία του πυριτίου χρησιμοποιεί συχνά τετραχλωριούχο πυριτίου ή τριχλωροσιλάνιο ως πηγές αερίων.- Δεν ξέρω.

• Επιταξία υγρής φάσης (LPE):Τα υλικά αποθηκεύονται και κρυσταλλώνονται σε υγρή μορφή στο υπόστρωμα, κυρίως για σύνθετους ημιαγωγούς.

• Μοντεματική επιταξία δέσμης (MBE):Μία μέθοδος υψηλής ακρίβειας που εκτελείται υπό υπερ-υψηλό κενό, ιδανική για την κατασκευή προηγμένων κβαντικών δομών και υπερεπιτηρίων.

• Επικαιροποίηση των υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών για την παραγωγή υλικών.Ιδιαίτερα κατάλληλο για ημιαγωγούς III-V, όπως GaN και GaAs.

Λειτουργίες του Epitaxy:

• Βελτιωμένη καθαρότητα και επίπεδη επιφάνεια:Ακόμη και ένα γυαλισμένο υπόστρωμα έχει μικροσκοπικές ατέλειες· η επιταξία δημιουργεί ένα σχεδόν άψογο επιφανειακό στρώμα.

• Προσαρμοσμένες ηλεκτρικές και δομικές ιδιότητες:Επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο του τύπου ντόπινγκ (τύπου N/τύπου P), της συγκέντρωσης και του πάχους της στρώσης για την κάλυψη ειδικών λειτουργικών απαιτήσεων.

• Ενεργοποιεί πολυεπίπεδα ή ετεροδομές:Είναι απαραίτητο για δομές όπως πολλαπλά κβαντικά πηγάδια και υπερεπιλεκτικά δίκτυα, τα οποία είναι εφικτά μόνο μέσω επιταξιακής ανάπτυξης.

V. Διαφορές μεταξύ ομοεπιταξίας και ετεροεπιταξίας και εφαρμογές τους

Ομοεπιταξία:
Το υπόστρωμα και το επιταξιακό στρώμα αποτελούνται από το ίδιο υλικό (π.χ. επιταξιακό στρώμα Si σε υπόστρωμα Si).

• ΠλεονεκτήματαΕπιτρέπει σημαντική βελτίωση της ποιότητας της επιφάνειας, μειωμένη πυκνότητα ελαττωμάτων και βελτιωμένη απόδοση και συνέπεια της συσκευής.

• Εφαρμογές:Χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευές ισχύος και ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Ετεροεπιταξία:
Το υπόστρωμα και το επιταξιακό στρώμα είναι διαφορετικών υλικών (π.χ. επιταξιακό στρώμα GaN σε υποστρώμα ζαφείρι).

• ΠλεονεκτήματαΣυνδυάζει επιθυμητές ιδιότητες διαφορετικών υλικών για να επιτύχει ανώτερες ηλεκτρικές και οπτικές επιδόσεις, παρακάμπτοντας τους περιορισμούς των συστημάτων με ένα μόνο υλικό.

• Μειονεκτήματα:Η ασυμφωνία πλέγματος και οι διαφορές του συντελεστή θερμικής διαστολής οδηγούν συχνά σε άγχος, εκτομές και άλλα ελαττώματα που απαιτούν στρώματα απόσβεσης ή δομικές βελτιστοποιήσεις.

• Εφαρμογές:Συνήθως χρησιμοποιείται σε LED, λέιζερ, τρανζίστορ υψηλής συχνότητας.

VI. Ο κρίσιμος ρόλος της επταξίας στους ημιαγωγούς τρίτης γενιάς

Στους ημιαγωγούς τρίτης γενιάς (π.χ. SiC, GaN), σχεδόν όλες οι προηγμένες συσκευές ισχύος και οπτοηλεκτρονικών εξαρτώνται από επιταξιακά στρώματα.

Παράδειγμα ∆ιασκευές SiC:
Οι βασικές παραμέτροι όπως η τάση διάσπασης και η αντίσταση λειτουργίας καθορίζονται από το πάχος και τη συγκέντρωση ντόπινγκ του επιταξιακού στρώματος.Το υπόστρωμα SiC παρέχει μηχανική υποστήριξη και πρότυπο πλέγματος, αλλά το επιταξιακό στρώμα καθορίζει την πραγματική απόδοση της συσκευής.

Όσο παχύτερο και πιο απαλλαγμένο από ελαττώματα είναι το επιταξιακό στρώμα, τόσο υψηλότερη είναι η τάση διάσπασης και τόσο καλύτερη η απόδοση.

Ως εκ τούτου, στη βιομηχανία ημιαγωγών ευρείας ζώνης, η τεχνολογία επιταξιακής ανάπτυξης καθορίζει άμεσα το ανώτατο όριο απόδοσης των τελικών συσκευών.

Συγγενικά προϊόντα

12 ιντσών SiC Wafer 300mm Silicon Carbide Wafer Conductive Dummy Grade N-Type Ερευνητικό βαθμό

4H/6H P-Type Sic Wafer 4inch 6inch Z Grade P Grade D Grade Off Axis 2.0°-4.0° Προς το P-type Doping