Dans le processus de préparation des plaquettes, il existe deux maillons essentiels : l'un est la préparation du substrat et l'autre est la mise en œuvre du processus d'épitaxie. Le substrat, une tranche soigneusement fabriquée à partir d'un matériau monocristallin semi-conducteur, peut être directement intégré au processus de fabrication de la tranche comme base pour produire des dispositifs semi-conducteurs, ou il peut être encore amélioré par des processus épitaxiaux.
Alors, qu’est-ce que la dénotation ? En bref, l'épitaxie est la croissance d'une nouvelle couche de monocristal sur un substrat monocristallin finement travaillé (découpe, meulage, polissage, etc.). Cette nouvelle couche monocristalline et le substrat peuvent être constitués du même matériau ou de matériaux différents, de sorte qu'une croissance homogène ou hétéroépitaxiale puisse être obtenue selon les besoins. Étant donné que la couche monocristalline nouvellement développée se dilate en fonction de la phase cristalline du substrat, elle est appelée couche épitaxiale. Son épaisseur n'est généralement que de quelques microns. En prenant le silicium comme exemple, la croissance épitaxiale du silicium consiste à faire croître une couche de silicium avec la même orientation cristalline que le substrat, une résistivité et une épaisseur contrôlables, sur un substrat monocristallin de silicium avec une orientation cristalline spécifique. Une couche monocristalline de silicium avec une structure de réseau parfaite. Lorsque la couche épitaxiale est cultivée sur le substrat, l'ensemble est appelé plaquette épitaxiale.
Pour l’industrie traditionnelle des semi-conducteurs en silicium, la fabrication de dispositifs haute fréquence et haute puissance directement sur des tranches de silicium rencontrera certaines difficultés techniques. Par exemple, les exigences d'une tension de claquage élevée, d'une petite résistance en série et d'une faible chute de tension de saturation dans la zone du collecteur sont difficiles à satisfaire. L’introduction de la technologie de l’épitaxie résout intelligemment ces problèmes. La solution consiste à faire croître une couche épitaxiale à haute résistivité sur un substrat de silicium à faible résistivité, puis à fabriquer des dispositifs sur la couche épitaxiale à haute résistivité. De cette manière, la couche épitaxiale à haute résistivité fournit une tension de claquage élevée pour le dispositif, tandis que le substrat à faible résistivité réduit la résistance du substrat, réduisant ainsi la chute de tension de saturation, obtenant ainsi une tension de claquage élevée et un faible équilibre entre la résistance et petite chute de tension.
En outre, les technologies d'épitaxie telles que l'épitaxie en phase vapeur et l'épitaxie en phase liquide de GaAs et d'autres matériaux semi-conducteurs III-V, II-VI et d'autres matériaux semi-conducteurs à composés moléculaires ont également été considérablement développées et sont devenues la base de la plupart des dispositifs micro-ondes, des dispositifs optoélectroniques et des systèmes de puissance. appareils. Les technologies de traitement indispensables pour la production, en particulier l'application réussie de la technologie d'épitaxie par faisceau moléculaire et en phase vapeur organométallique dans les couches minces, les super-réseaux, les puits quantiques, les super-réseaux contraints et l'épitaxie sur couche mince au niveau atomique, sont devenues un nouveau domaine de recherche sur les semi-conducteurs. Le développement du « Projet Ceinture Énergétique » a posé des bases solides.
En ce qui concerne les dispositifs semi-conducteurs de troisième génération, presque tous ces dispositifs semi-conducteurs sont réalisés sur la couche épitaxiale, et la tranche de carbure de silicium elle-même ne sert que de substrat. L'épaisseur du matériau épitaxial SiC, la concentration de fond en porteurs et d'autres paramètres déterminent directement les diverses propriétés électriques des dispositifs SiC. Les dispositifs en carbure de silicium destinés aux applications haute tension imposent de nouvelles exigences en matière de paramètres tels que l'épaisseur des matériaux épitaxiaux et la concentration de porteurs de fond. Par conséquent, la technologie épitaxiale au carbure de silicium joue un rôle décisif dans l’utilisation complète des performances des dispositifs en carbure de silicium. La préparation de presque tous les dispositifs de puissance SiC repose sur des tranches épitaxiales SiC de haute qualité. La production de couches épitaxiales constitue une part importante de l’industrie des semi-conducteurs à large bande interdite.
Heure de publication : 06 mai 2024