En el proceso de preparación de la oblea, hay dos eslabones principales: uno es la preparación del sustrato y el otro es la implementación del proceso epitaxial. El sustrato, una oblea cuidadosamente elaborada a partir de material semiconductor monocristalino, se puede colocar directamente en el proceso de fabricación de la oblea como base para producir dispositivos semiconductores, o se puede mejorar aún más mediante procesos epitaxiales.
Entonces, ¿qué es la denotación? En resumen, la epitaxia es el crecimiento de una nueva capa de monocristal sobre un sustrato monocristalino que ha sido finamente procesado (corte, esmerilado, pulido, etc.). Esta nueva capa monocristalina y el sustrato pueden estar hechos del mismo material o de materiales diferentes, de modo que se pueda lograr un crecimiento homogéneo o heteroepitaxial según sea necesario. Debido a que la capa monocristalina recién formada se expandirá de acuerdo con la fase cristalina del sustrato, se denomina capa epitaxial. Su espesor es generalmente de sólo unas pocas micras. Tomando el silicio como ejemplo, el crecimiento epitaxial del silicio consiste en hacer crecer una capa de silicio con la misma orientación cristalina que el sustrato, resistividad y espesor controlables, sobre un sustrato monocristalino de silicio con una orientación cristalina específica. Una capa monocristalina de silicio con una estructura reticular perfecta. Cuando la capa epitaxial crece sobre el sustrato, el conjunto se denomina oblea epitaxial.
Para la industria tradicional de semiconductores de silicio, la fabricación de dispositivos de alta frecuencia y alta potencia directamente sobre obleas de silicio encontrará algunas dificultades técnicas. Por ejemplo, los requisitos de alto voltaje de ruptura, pequeña resistencia en serie y pequeña caída de voltaje de saturación en el área del colector son difíciles de lograr. La introducción de la tecnología de epitaxia resuelve inteligentemente estos problemas. La solución es hacer crecer una capa epitaxial de alta resistividad sobre un sustrato de silicio de baja resistividad y luego fabricar dispositivos sobre la capa epitaxial de alta resistividad. De esta manera, la capa epitaxial de alta resistividad proporciona un alto voltaje de ruptura para el dispositivo, mientras que el sustrato de baja resistividad reduce la resistencia del sustrato, reduciendo así la caída de voltaje de saturación, logrando así un alto voltaje de ruptura y un pequeño equilibrio entre resistencia y pequeña caída de voltaje.
Además, las tecnologías de epitaxia, como la epitaxia en fase de vapor y la epitaxia en fase líquida de GaAs y otros materiales semiconductores de compuestos moleculares III-V, II-VI y otros, también se han desarrollado enormemente y se han convertido en la base de la mayoría de los dispositivos de microondas, dispositivos optoelectrónicos y equipos de energía. dispositivos. Las tecnologías de proceso indispensables para la producción, especialmente la aplicación exitosa de la tecnología de epitaxia en fase de vapor organometálica y de haz molecular en capas delgadas, superredes, pozos cuánticos, superredes tensadas y epitaxia de capa delgada a nivel atómico se han convertido en un nuevo campo de investigación de semiconductores. El desarrollo del “Proyecto Cinturón Energético” ha sentado una base sólida.
En lo que respecta a los dispositivos semiconductores de tercera generación, casi todos estos dispositivos semiconductores se fabrican sobre la capa epitaxial, y la propia oblea de carburo de silicio sólo sirve como sustrato. El espesor del material epitaxial de SiC, la concentración de portadores de fondo y otros parámetros determinan directamente las diversas propiedades eléctricas de los dispositivos de SiC. Los dispositivos de carburo de silicio para aplicaciones de alto voltaje plantean nuevos requisitos para parámetros como el espesor de los materiales epitaxiales y la concentración de portadores de fondo. Por lo tanto, la tecnología epitaxial de carburo de silicio desempeña un papel decisivo a la hora de aprovechar al máximo el rendimiento de los dispositivos de carburo de silicio. La preparación de casi todos los dispositivos de potencia de SiC se basa en obleas epitaxiales de SiC de alta calidad. La producción de capas epitaxiales es una parte importante de la industria de semiconductores de banda ancha.
Hora de publicación: 06-mayo-2024