Im Wafervorbereitungsprozess gibt es zwei Kernglieder: Zum einen die Vorbereitung des Substrats und zum anderen die Durchführung des Epitaxieprozesses. Das Substrat, ein sorgfältig aus Halbleiter-Einkristallmaterial hergestellter Wafer, kann als Grundlage für die Herstellung von Halbleiterbauelementen direkt in den Wafer-Herstellungsprozess eingebracht oder durch epitaktische Prozesse weiter verbessert werden.
Was ist Denotation? Kurz gesagt ist Epitaxie das Wachstum einer neuen Einkristallschicht auf einem Einkristallsubstrat, das fein bearbeitet wurde (Schneiden, Schleifen, Polieren usw.). Diese neue Einkristallschicht und das Substrat können aus dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien bestehen, sodass je nach Bedarf ein homogenes oder heteroepitaxiales Wachstum erreicht werden kann. Da sich die neu gewachsene Einkristallschicht entsprechend der Kristallphase des Substrats ausdehnt, wird sie Epitaxieschicht genannt. Seine Dicke beträgt im Allgemeinen nur wenige Mikrometer. Am Beispiel von Silizium besteht das epitaktische Wachstum von Silizium darin, eine Siliziumschicht mit der gleichen Kristallorientierung wie das Substrat, steuerbarem Widerstand und Dicke auf einem Silizium-Einkristallsubstrat mit einer bestimmten Kristallorientierung wachsen zu lassen. Eine Silizium-Einkristallschicht mit perfekter Gitterstruktur. Wenn die Epitaxieschicht auf dem Substrat wächst, wird das Ganze als Epitaxiewafer bezeichnet.
Für die traditionelle Siliziumhalbleiterindustrie wird die Herstellung von Hochfrequenz- und Hochleistungsgeräten direkt auf Siliziumwafern auf einige technische Schwierigkeiten stoßen. Beispielsweise sind die Anforderungen einer hohen Durchbruchspannung, eines kleinen Serienwiderstands und eines geringen Sättigungsspannungsabfalls im Kollektorbereich schwer zu erfüllen. Die Einführung der Epitaxie-Technologie löst diese Probleme geschickt. Die Lösung besteht darin, eine Epitaxieschicht mit hohem spezifischem Widerstand auf einem Siliziumsubstrat mit niedrigem spezifischem Widerstand wachsen zu lassen und dann Geräte auf der Epitaxieschicht mit hohem spezifischem Widerstand herzustellen. Auf diese Weise stellt die Epitaxieschicht mit hohem spezifischem Widerstand eine hohe Durchbruchspannung für das Gerät bereit, während das Substrat mit niedrigem spezifischem Widerstand den Widerstand des Substrats verringert, wodurch der Sättigungsspannungsabfall verringert wird, wodurch eine hohe Durchbruchspannung und ein kleines Gleichgewicht zwischen Widerstand und erreicht werden kleiner Spannungsabfall.
Darüber hinaus wurden auch Epitaxietechnologien wie die Dampfphasenepitaxie und Flüssigphasenepitaxie von GaAs und anderen III-V-, II-VI- und anderen Halbleitermaterialien mit molekularen Verbindungen stark entwickelt und sind zur Grundlage für die meisten Mikrowellengeräte, optoelektronischen Geräte und Leistungsgeräte geworden Geräte. Unverzichtbare Prozesstechnologien für die Produktion, insbesondere die erfolgreiche Anwendung der Molekularstrahl- und metallorganischen Dampfphasenepitaxietechnologie in dünnen Schichten, Übergittern, Quantentöpfen, gespannten Übergittern und Dünnschichtepitaxie auf atomarer Ebene, haben sich zu einem neuen Gebiet der Halbleiterforschung entwickelt. Mit der Entwicklung des „Energy Belt Project“ wurde ein solides Fundament gelegt.
Was die Halbleiterbauelemente der dritten Generation betrifft, werden fast alle dieser Halbleiterbauelemente auf der Epitaxieschicht hergestellt und der Siliziumkarbidwafer selbst dient nur als Substrat. Die Dicke des SiC-Epitaxiematerials, die Hintergrundträgerkonzentration und andere Parameter bestimmen direkt die verschiedenen elektrischen Eigenschaften von SiC-Geräten. Siliziumkarbid-Geräte für Hochspannungsanwendungen stellen neue Anforderungen an Parameter wie die Dicke epitaktischer Materialien und die Hintergrundträgerkonzentration. Daher spielt die Siliziumkarbid-Epitaxietechnologie eine entscheidende Rolle bei der vollständigen Nutzung der Leistung von Siliziumkarbid-Geräten. Die Herstellung fast aller SiC-Leistungsbauelemente basiert auf hochwertigen SiC-Epitaxiewafern. Die Herstellung epitaktischer Schichten ist ein wichtiger Bestandteil der Halbleiterindustrie mit großer Bandlücke.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.05.2024