Υπόστρωμα και Επιτάξιος

Στη διαδικασία παρασκευής της γκοφρέτας, υπάρχουν δύο βασικοί κρίκοι: ο ένας είναι η προετοιμασία του υποστρώματος και ο άλλος είναι η υλοποίηση της επιταξιακής διαδικασίας. Το υπόστρωμα, μια γκοφρέτα προσεκτικά κατασκευασμένη από ημιαγωγό μονοκρυσταλλικό υλικό, μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας στη διαδικασία κατασκευής γκοφρέτας ως βάση για την παραγωγή συσκευών ημιαγωγών ή περαιτέρω ενίσχυση της απόδοσης μέσω της επιταξιακής διαδικασίας.

Λοιπόν, τι είναιεπιταξία? Εν ολίγοις, επιταξία είναι η ανάπτυξη ενός νέου στρώματος μονοκρυστάλλου σε ένα μονοκρυσταλλικό υπόστρωμα που έχει υποστεί λεπτή επεξεργασία (κοπή, λείανση, στίλβωση κ.λπ.). Αυτό το νέο μονοκρύσταλλο και το υπόστρωμα μπορούν να κατασκευαστούν από το ίδιο υλικό ή διαφορετικά υλικά, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ομοιογενής ή ετερογενής επιταξία όπως απαιτείται. Επειδή το νεοαναπτυγμένο μονοκρυσταλλικό στρώμα θα διαστέλλεται ανάλογα με την κρυσταλλική φάση του υποστρώματος, ονομάζεται επιταξιακό στρώμα. Το πάχος του είναι γενικά μόνο μερικά μικρά. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το πυρίτιο, η επιταξιακή ανάπτυξη πυριτίου είναι να αναπτυχθεί ένα στρώμα μονοκρυσταλλικού στρώματος πυριτίου με τον ίδιο κρυσταλλικό προσανατολισμό όπως το υπόστρωμα, ελεγχόμενη ειδική αντίσταση και πάχος και τέλεια δομή πλέγματος σε ένα μονοκρυσταλλικό υπόστρωμα πυριτίου με συγκεκριμένο προσανατολισμό κρυστάλλου. Όταν το επιταξιακό στρώμα αναπτύσσεται στο υπόστρωμα, το σύνολο ονομάζεται επιταξιακή γκοφρέτα.

Για την παραδοσιακή βιομηχανία ημιαγωγών πυριτίου, η κατασκευή συσκευών υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος απευθείας σε γκοφρέτες πυριτίου θα αντιμετωπίσει ορισμένες τεχνικές δυσκολίες, όπως η υψηλή τάση διάσπασης, η αντίσταση μικρής σειράς και η μικρή πτώση τάσης κορεσμού στην περιοχή του συλλέκτη είναι δύσκολο να επιτευχθούν. Η εισαγωγή της επιταξιακής τεχνολογίας λύνει έξυπνα αυτά τα προβλήματα. Η λύση είναι να αναπτυχθεί ένα επιταξιακό στρώμα υψηλής ειδικής αντίστασης σε ένα υπόστρωμα πυριτίου χαμηλής αντίστασης και στη συνέχεια να κατασκευαστούν συσκευές στο επιταξιακό στρώμα υψηλής ειδικής αντίστασης. Με αυτόν τον τρόπο, το επιταξιακό στρώμα υψηλής αντίστασης παρέχει υψηλή τάση διάσπασης για τη συσκευή, ενώ το υπόστρωμα χαμηλής ειδικής αντίστασης μειώνει την αντίσταση του υποστρώματος, μειώνοντας έτσι την πτώση τάσης κορεσμού, επιτυγχάνοντας έτσι μια ισορροπία μεταξύ υψηλής τάσης διάσπασης και χαμηλής αντίστασης και χαμηλή πτώση τάσης.

Εξάλλου,επιταξιακόςτεχνολογίες όπως η επιταξία ατμού και η επίταση υγρής φάσης των III-V, II-VI και άλλων μοριακών ενώσεων ημιαγωγών υλικών όπως GaAs έχουν επίσης αναπτυχθεί σε μεγάλο βαθμό και έχουν γίνει απαραίτητες τεχνολογίες διεργασίας για την παραγωγή των περισσότερων συσκευών μικροκυμάτων, οπτοηλεκτρονικών συσκευών, ισχύος συσκευές, κ.λπ., ιδιαίτερα η επιτυχής εφαρμογή της μοριακής δέσμης και της μεταλλικής οργανικής επιταξίας ατμού σε λεπτά στρώματα, υπερδικτυώματα, κβαντικά φρεάτια, τεντωμένα υπερδικτυώματα και ατομική επιτάξια λεπτής στιβάδας, η οποία έχει θέσει μια γερή βάση για την ανάπτυξη της «μηχανικής ζώνης». , ένα νέο πεδίο έρευνας ημιαγωγών.

Όσον αφορά τις συσκευές ημιαγωγών τρίτης γενιάς, αυτές οι συσκευές ημιαγωγών κατασκευάζονται σχεδόν όλες στο επιταξιακό στρώμα καιγκοφρέτα καρβιδίου του πυριτίουη ίδια χρησιμοποιείται μόνο ως υπόστρωμα. Παράμετροι όπως το πάχος και η συγκέντρωση φέροντος υποβάθρου του SiCεπιταξιακόςυλικά καθορίζουν άμεσα τις διάφορες ηλεκτρικές ιδιότητες των συσκευών SiC. Οι συσκευές καρβιδίου του πυριτίου για εφαρμογές υψηλής τάσης προβάλλουν νέες απαιτήσεις για παραμέτρους όπως το πάχος και η συγκέντρωση του φορέα υποβάθρου των επιταξιακών υλικών. Επομένως, η επιταξιακή τεχνολογία καρβιδίου του πυριτίου παίζει καθοριστικό ρόλο στην πλήρη άσκηση της απόδοσης των συσκευών καρβιδίου του πυριτίου. Σχεδόν όλες οι συσκευές ισχύος SiC παρασκευάζονται με βάση την υψηλή ποιότηταΕπιταξιακές γκοφρέτες SiC, και η παραγωγή επιταξιακών στρωμάτων είναι ένα σημαντικό μέρος της βιομηχανίας ημιαγωγών ευρείας ζώνης.