半導(dǎo)體襯底和外延的區(qū)別是什么?
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,特別是第三代半導(dǎo)體(寬禁帶半導(dǎo)體)產(chǎn)業(yè)鏈中,會(huì)有襯底及外延層之分,那外延層的存在有何意義?和襯底的區(qū)別是什么呢?
在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,晶圓制備過(guò)程中存在兩個(gè)重要環(huán)節(jié):①是襯底的制備,②是外延工藝的實(shí)施。這兩個(gè)環(huán)節(jié)的區(qū)別是怎樣的,存在的意義又有何不同?
襯底 —— 由半導(dǎo)體單晶材料精心打造的晶圓片,可以作為基礎(chǔ)直接投入晶圓制造的流程來(lái)生產(chǎn)半導(dǎo)體器件,或者進(jìn)一步通過(guò)外延工藝來(lái)增強(qiáng)性能。
那么半導(dǎo)體“外延”又是什么呢?簡(jiǎn)而言之,外延就是在經(jīng)過(guò)精細(xì)處理(切割、磨削、拋光等)的單晶襯底之上,再生長(zhǎng)一層新的單晶。這層新單晶與襯底可以是同種材料,也可以是不同材料,這樣可以根據(jù)需要來(lái)實(shí)現(xiàn)同質(zhì)或異質(zhì)外延。
因?yàn)樾律L(zhǎng)的單晶層會(huì)按照襯底的晶相進(jìn)行擴(kuò)展,所以被稱(chēng)為外延層。它的厚度一般只有幾微米。以硅為例,硅外延生長(zhǎng)就是在具有特定晶向的硅單晶襯底上,再生長(zhǎng)一層與襯底晶向相同、電阻率和厚度可控的、晶格結(jié)構(gòu)完美的硅單晶層。當(dāng)外延層生長(zhǎng)在襯底上后,整體就稱(chēng)為外延片。
對(duì)于傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),直接在硅片上制作高頻大功率器件會(huì)遇到一些技術(shù)難題,如集電區(qū)的高擊穿電壓、小串聯(lián)電阻和小飽和壓降的要求難以實(shí)現(xiàn)。而外延技術(shù)的引入巧妙地解決了這些問(wèn)題。解決的方法是:在低電阻率的硅襯底上生長(zhǎng)一層高電阻率的外延層,然后在高電阻率的外延層上制作器件。這樣,高電阻率的外延層為器件提供了高的擊穿電壓,而低電阻率的襯底則減小了基片的電阻,進(jìn)而降低了飽和壓降,從而實(shí)現(xiàn)了高擊穿電壓與小電阻、小壓降之間的平衡。
就第三代半導(dǎo)體器件而言,這類(lèi)半導(dǎo)體器件幾乎都做在外延層上,碳化硅SIC晶片本身只作為襯底。SiC外延材料的厚度、背景載流子濃度等參數(shù)直接決定著SiC器件的各項(xiàng)電學(xué)性能。高電壓應(yīng)用的碳化硅器件對(duì)于外延材料的厚度、背景載流子濃度等參數(shù)提出新的要求。因此,碳化硅外延技術(shù)對(duì)于碳化硅器件性能的充分發(fā)揮具有決定性的作用,幾乎所有SiC功率器件的制備均是基于高質(zhì)量SiC外延片,外延層的制作是寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重要的一環(huán)。
吉致電子針對(duì)晶圓襯底和外延片特性,提供不同的CMP拋光液和解決方案。吉致電子專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)半導(dǎo)體襯底拋光液,半導(dǎo)體拋光液,硅襯底拋光液,外延片CMP拋光液,大尺寸襯底研磨拋光液。尤其在碳化硅外延片的研磨拋光工藝上,有成熟且有效的CMP全系產(chǎn)品和方案,幫助客戶提升效率及良品率。
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