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半導體襯底和外延的區別是什么?

文章出處:責任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2024-04-30 16:39【

  在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中,特別是第三代半導體(寬禁帶半導體)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?和襯底的區別是什么呢?

  在第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈,晶圓制備過(guò)程中存在兩個(gè)重要環(huán)節:①是襯底的制備,②是外延工藝的實(shí)施。這兩個(gè)環(huán)節的區別是怎樣的,存在的意義又有何不同?

  襯底 —— 由半導體單晶材料精心打造的晶圓片,可以作為基礎直接投入晶圓制造的流程來(lái)生產(chǎn)半導體器件,或者進(jìn)一步通過(guò)外延工藝來(lái)增強性能。

半導體硅晶圓.jpg

  那么半導體“外延”又是什么呢?簡(jiǎn)而言之,外延就是在經(jīng)過(guò)精細處理(切割、磨削、拋光等)的單晶襯底之上,再生長(cháng)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,這樣可以根據需要來(lái)實(shí)現同質(zhì)或異質(zhì)外延。

  因為新生長(cháng)的單晶層會(huì )按照襯底的晶相進(jìn)行擴展,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(cháng)就是在具有特定晶向的硅單晶襯底上,再生長(cháng)一層與襯底晶向相同、電阻率和厚度可控的、晶格結構完美的硅單晶層。當外延層生長(cháng)在襯底上后,整體就稱(chēng)為外延片。

碳化硅SIC外延片.jpg

  對于傳統的硅半導體產(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。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(cháng)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)現了高擊穿電壓與小電阻、小壓降之間的平衡。

  就第三代半導體器件而言,這類(lèi)半導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直接決定著(zhù)SiC器件的各項電學(xué)性能。高電壓應用的碳化硅器件對于外延材料的厚度、背景載流子濃度等參數提出新的要求。因此,碳化硅外延技術(shù)對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體產(chǎn)業(yè)重要的一環(huán)。

 吉致電子針對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)半導體襯底拋光液,半導體拋光液,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(hù)提升效率及良品率。

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