Les couches épitaxiales de silicium et les substrats sont deux composants importants dans le processus de fabrication des semi-conducteurs. Le substrat est à la base de la fabrication de puces à semi-conducteurs et est principalement fabriqué en silicium monocristallin. La couche épitaxiale de silicium est une couche de matériau de silicium traité et cultivé sur le substrat, et ses propriétés matérielles sont les mêmes que le substrat. Les deux sont différents dans la composition, la structure et les propriétés.

Le substrat, en tant que plaquette en matériau semi-conducteur monocristallin, peut soit entrer directement dans le procédé de fabrication de la plaquette et être utilisé pour produire des dispositifs à semi-conducteurs; Il peut également être traité par des procédés épitaxiaux pour produirePlaquettes épitaxiales....... Le substrat de semi-conducteur est comme un " fondation " Cela soutient la structure entière de semi-conducteur et s’assure qu’elle ne se fissure pas ou ne soit pas endommagée. En même temps, le substrat lui-même a également des propriétés électriques, optiques et mécaniques spéciales, qui sont cruciales pour la performance des semi-conducteurs.

Si un circuit intégré est comparé à un bâtiment de grande hauteur, alors le substrat est sans aucun doute la base solide. Pour assurer leur rôle de support, ces matériaux doivent présenter un degré élevé de cohérence dans leur structure cristalline. Tout comme le silicium monocristallin de haute pureté, sa pureté et sa perfection sont les pierres angulaires de la construction d’une base solide. Ce n’est que lorsque les fondations sont solides et fiables que la stabilité et la perfection du bâtiment ci-dessus peuvent être assurées. En termes simples, sans le bon substrat, nous ne pouvons pas construire des dispositifs à semi-conducteurs stables et performants.

épitaxie

L’épitaxie se réfère au processus de croissance précise d’une nouvelle couche de monocristal sur un substrat de monocristal soigneusement coupé et poli. Ce nouveau monocristal peut être fait du même matériau que le substrat (homoépitaxial) ou différent (hétéroépitaxial). Comme la nouvelle couche monocristalline suit strictement la phase cristalline du substrat et grandit, elle est appelée couche épitaxiale, et son épaisseur est généralement contrôlée au niveau de quelques microns. En prenant le silicium comme exemple, la croissance épitaxiale consiste à former une couche de nouveaux cristaux avec la même orientation cristalline, des résistivités et des épaisseurs différentes, et une structure de grille complète sur un substrat monocristaux de silicium avec une orientation cristalline spécifique. Le substrat épitaxial est appelé une plaquette épitaxiale. Sa valeur fondamentale réside dans la couche épitaxiale, et la production des appareils tourne autour de cette couche.

La valeur des plaquettes épitaxiales se reflète dans leur combinaison ingénieuse de matériaux. Par exemple, en cultivant une mince couche d’épitaxie de GaN sur une plaquette de silicium à moindre coût, il est possible de réaliser partiellement les caractéristiques de large bande écartant des semi-conducteurs de troisième génération, coûteux et excellents, en utilisant des matériaux semi-conducteurs de première génération relativement peu coûteux. , réalisant la représentation élevée de coût. Cependant, les structures hétéroépitaxiales sont également accompagnées d’une série de défis, tels que l’inadéquation de la grille, des coefficients de température incohérents et une mauvaise conductivité thermique. Tout comme l’échafaudage de construction sur une fondation en plastique, différents matériaux auront des différences dans l’expansion et la contraction lorsque la température change, et Silicon' S la conductivité thermique n’est pas idéale.

L’homoépitaxie, c’est-à-dire la croissance d’une couche épitaxiale identique au matériau du substrat sur le substrat, est censé améliorer encore la stabilité et la fiabilité du produit. Bien que les matériaux soient les mêmes, la pureté des matériaux et l’uniformité sur la surface de la plaquette sont considérablement améliorées par le traitement d’épitaxie. Par rapport aux plaquettes polies mécaniquement, la surface des plaquettes épiaxiales est plus lisse et plus propre, avec une réduction significative des micro-défauts et des impuretés, une résistivité plus uniforme et un contrôle plus précis des défauts tels que les particules de surface, les défauts d’empilage et les dislocations. Par conséquent, la technologie epitaxy non seulement optimise les performances du produit, mais assure également la stabilité et la fiabilité du produit.

Dans les domaines de l’électronique moderne, de l’optoélectronique, de la microélectronique et des technologies de l’information, les substrats semi-conducteurs et les technologies épitaxiales jouent un rôle indispensable. Ils constituent une base solide pour la fabrication de semi-conducteurs haute performance et haute fiabilité. Avec le développement continu de la science et de la technologie, le substrat de semi-conducteur et la technologie épitaxiale continueront également à progresser, apportant de nouvelles percées et développements à la future industrie des semi-conducteurs.