สารตั้งต้นและ Epitaxy

ในกระบวนการเตรียมเวเฟอร์ มีการเชื่อมโยงหลักสองส่วน: สายหนึ่งคือการเตรียมสารตั้งต้น และอีกสายหนึ่งคือการนำกระบวนการเอพิแทกเซียลไปใช้ สารตั้งต้นซึ่งเป็นเวเฟอร์ที่ทำอย่างระมัดระวังจากวัสดุผลึกเดี่ยวของเซมิคอนดักเตอร์ สามารถนำไปใช้โดยตรงในกระบวนการผลิตเวเฟอร์เพื่อเป็นพื้นฐานในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ หรือเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติมผ่านกระบวนการเอพิแทกเซียล

แล้วอะไรล่ะเยื่อบุผิว- กล่าวโดยสรุป Epitaxy คือการสร้างชั้นใหม่ของผลึกเดี่ยวบนพื้นผิวผลึกเดี่ยวที่ได้รับการประมวลผลอย่างประณีต (การตัด การเจียร การขัดเงา ฯลฯ) ผลึกเดี่ยวใหม่และซับสเตรตนี้สามารถทำจากวัสดุเดียวกันหรือวัสดุที่แตกต่างกันได้ เพื่อให้ได้ epitaxy ที่เป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกันได้ตามต้องการ เนื่องจากชั้นผลึกเดี่ยวที่ปลูกใหม่จะขยายตัวตามเฟสคริสตัลของสารตั้งต้น จึงเรียกว่าชั้นเอปิเทกเซียล โดยทั่วไปมีความหนาเพียงไม่กี่ไมครอน ยกตัวอย่างซิลิคอน การเจริญเติบโตแบบอีปิเทกเซียลของซิลิคอนคือการเพิ่มชั้นของชั้นผลึกเดี่ยวของซิลิคอนที่มีการวางแนวของผลึกเหมือนกับซับสเตรต ความต้านทานและความหนาที่ควบคุมได้ และโครงสร้างขัดแตะที่สมบูรณ์แบบบนซับสเตรตของผลึกเดี่ยวของซิลิคอนที่มีการวางแนวของคริสตัลเฉพาะ เมื่อชั้นเอปิแทกเซียลเติบโตบนพื้นผิว ชั้นทั้งหมดจะเรียกว่าเวเฟอร์เอพิแทกเซียล

สำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม การสร้างอุปกรณ์ความถี่สูงและกำลังสูงโดยตรงบนเวเฟอร์ซิลิคอนจะเผชิญกับปัญหาทางเทคนิคบางประการ เช่น แรงดันไฟฟ้าพังทลายสูง ความต้านทานแบบอนุกรมขนาดเล็ก และแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวเล็กน้อยที่ลดลงในบริเวณตัวรวบรวมนั้นเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุผล การนำเทคโนโลยีเอพิแทกเซียลมาใช้แก้ปัญหาเหล่านี้ได้อย่างชาญฉลาด วิธีแก้ปัญหาคือการขยายชั้นเอพิแทกเซียลที่มีความต้านทานสูงบนซับสเตรตซิลิคอนที่มีความต้านทานต่ำ จากนั้นจึงสร้างอุปกรณ์บนชั้นเอพิแทกเซียลที่มีความต้านทานสูง ด้วยวิธีนี้ ชั้น epitaxis ที่มีความต้านทานสูงจะให้แรงดันพังทลายสูงสำหรับอุปกรณ์ ในขณะที่ซับสเตรตที่มีความต้านทานต่ำจะลดความต้านทานของซับสเตรต จึงช่วยลดแรงดันตกคร่อมอิ่มตัว จึงทำให้เกิดความสมดุลระหว่างแรงดันพังทลายสูงและความต้านทานต่ำ และแรงดันตกคร่อมต่ำ

นอกจากนี้,เยื่อบุผิวเทคโนโลยีต่างๆ เช่น epitaxy เฟสไอ และ epitaxy เฟสของเหลวของ III-V, II-VI และวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สารประกอบโมเลกุลอื่นๆ เช่น GaAs ได้รับการพัฒนาอย่างมากและกลายเป็นเทคโนโลยีกระบวนการที่ขาดไม่ได้สำหรับการผลิตอุปกรณ์ไมโครเวฟ อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ พลังงาน ฯลฯ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสำเร็จในการใช้ลำแสงโมเลกุลและเฟสไออินทรีย์ของโลหะในชั้นบาง ๆ ซูเปอร์แลตติซ หลุมควอนตัม ซูเปอร์แลตติซที่ตึงเครียด และเอพิแท็กซีของชั้นบาง ๆ ของอะตอม ซึ่งได้วางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการพัฒนา "วิศวกรรมวงดนตรี" ซึ่งเป็นสาขาใหม่ของการวิจัยเซมิคอนดักเตอร์

สำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ดังกล่าวเกือบทั้งหมดถูกสร้างขึ้นบนชั้นเอพิแทกเซียล และเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์โดยตัวมันเองนั้นถูกใช้เป็นสารตั้งต้นเท่านั้น พารามิเตอร์ เช่น ความหนาและความเข้มข้นพาหะพื้นหลังของ SiCเยื่อบุผิววัสดุจะกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าต่างๆ ของอุปกรณ์ SiC โดยตรง อุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับการใช้งานไฟฟ้าแรงสูงได้นำเสนอข้อกำหนดใหม่สำหรับพารามิเตอร์ เช่น ความหนาและความเข้มข้นของตัวพาพื้นหลังของวัสดุเอปิแอกเชียล ดังนั้นเทคโนโลยีอีปิแอกเซียลของซิลิคอนคาร์ไบด์จึงมีบทบาทสำคัญในการออกแรงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์อย่างเต็มที่ อุปกรณ์จ่ายไฟ SiC เกือบทั้งหมดจัดทำขึ้นตามคุณภาพสูงเวเฟอร์ SiC เอพิเทเชียลและการผลิตชั้น epitaxis เป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์แบบ bandgap แบบกว้าง