Substrate a se baz fizik nan aparèy la ak detèmine posibilite a ak pri nan kwasans epitaksyal .
Kouch nan epitaksyal se nwayo a fonksyonèl, ak pèfòmans nan elektrik ak optik yo optimisé nan konsepsyon estriktirèl ak egzak dopan .
Matche a nan de la (lasi, chalè, elektrisite) se kle nan pèfòmans-wo aparèy, kondwi teknoloji semi-conducteurs nan pi wo frekans, pi wo pouvwa, ak pi ba konsomasyon pouvwa .
1. substrate
Definisyon ak fonksyon
Sipò fizik: substrate a se konpayi asirans lan nan aparèy la semi -conducteurs, anjeneral yon wonn oswa kare sèl kristal fèy mens (tankou wafer silisyòm) .
Modèl kristal: Ofri yon modèl pou aranjman atomik pou kwasans kouch epitaksyal asire ke kouch nan epitaksyal ki konsistan avèk estrikti a kristal substrate (omojèn epitaksi) oswa alimèt (epitaksi heterogeneous) .
Baz elektrik: Gen kèk substrats dirèkteman patisipe nan kondiksyon aparèy (tankou Silisyòm ki baze sou aparèy pouvwa) oswa sèvi kòm izolan izole sikwi (tankou substrats safi) .
2. Konparezon materyèl substrate endikap
| Materyo | Pwopriyete | Aplikasyon tipik |
| Silisyòm (SI) | Pri ki ba, teknoloji ki gen matirite, mwayen konduktiviti tèmik | Awondisman entegre, MOSFET, IGBT |
| safi (al₂o₃) | Izolasyon, rezistans tanperati ki wo, gwo dezekilib lasi (jiska 13% ak GaN) | Gan ki baze sou poul ak aparèy RF |
| Silisyòm carbure (sik) | Segondè konduktiviti tèmik, gwo fòs pann, rezistans tanperati ki wo | Modil pouvwa elektrik machin, 5g estasyon baz RF aparèy |
| Gallium Arsenide (GaAs) | Ekselan karakteristik segondè frekans, bandgap dirèk | RF bato, diodes lazè, selil solè |
| Gallium nitrid (gan) | Gwo mobilite elèktron, rezistans segondè vòltaj | Fast chaje adaptè, milimèt vag kominikasyon aparèy |
3. konsiderasyon debaz pou seleksyon substrate
Matche lattice: Diminye domaj kouch epitaksyal (tankou GaN/Safi Lattice dezekilib nan 13%, ki egzije yon kouch tanpon) .
Matche koyefisyan ekspansyon tèmik: Evite estrès fann ki te koze pa chanjman tanperati .
Pri ak pwosesis konpatibilite: Pou egzanp, Silisyòm substrats domine endikap la akòz pwosesis ki gen matirite .
2. kouch epitaksyal
1. definisyon ak objektif
Kwasans epitaksyal: Depo yon sèl fim kristal mens sou sifas la substrate pa chimik oswa metòd fizik, ak aranjman nan atomik se entèdi aliyen ak substrate a .
Wòl nwayo:
Amelyore pite materyèl (substrate a ka gen enpurte) .
Konstwi estrikti heterogeneous (tankou GaAs/algaas Quantum Wells) .
Izole domaj substrate (tankou domaj micropipe nan substrats sik) .
2. Klasifikasyon nan teknoloji epitaksyal
3. Paramèt kle nan konsepsyon kouch epitaksyal
Epesè: Soti nan yon nanomètr kèk (pwopòsyon pwi) nan dè dizèn de mikron (pouvwa aparèy epitaksyal kouch) .
Dopan: jisteman kontwole konsantrasyon an konpayi asirans pa enpurte dopan tankou fosfò (N-kalite) ak bor (p-kalite) .
Kalite koòdone: dezekilib lasi bezwen yo dwe soulaje pa kouch tanpon (tankou GaN/ALN) oswa superlattices long .
4. Defi ak solisyon nan kwasans heteroepitaxial lasi dezekilib:
Gradyèl kouch tanpon: piti piti chanje konpozisyon an soti nan substra kouch epitaksyal (tankou algan gradyan kouch) .
Low-tanperati nucleation kouch: grandi kouch mens nan tanperati ki ba diminye estrès (tankou ba-tanperati ALN nucleation kouch nan GAN) .
Tèmik dezekilib: Chwazi yon konbinezon de materyèl ki gen menm koefisyan ekspansyon tèmik, oswa itilize yon konsepsyon koòdone fleksib .
3. ka aplikasyon kolaborasyon nan substrate ak epitaksi
Ka 1: Gan ki baze sou ki ap dirije substrate: safi (pri ki ba, izolasyon) .
Estrikti epitaksyal:
Kouch tanpon (ALN oswa ba-tanperati GaN) → Diminye lasi dezekilib domaj .
N-Type Gan Kouch → Bay elektwon .
Ingan/Ga
P-Type Gan Kouch → Bay twou .
Rezilta: dansite domaj se osi ba ke 10⁸ cm⁻², ak efikasite lumineux se siyifikativman amelyore .
Ka 2: sic pouvwa MOSFET
Substrate: 4H-SiC sèl kristal (kenbe tèt ak vòltaj jiska 10 kV) .
Kouch epitaksyal:
N-kalite sic drift kouch (epesè 10-100 μm) → kenbe tèt ak segondè vòltaj .
P-Type SiC Rejyon Sèvi → Kontwòl Chèn Fòmasyon .
Avantaj: 90% pi ba sou-rezistans pase aparèy Silisyòm, 5 fwa pi vit vitès oblije chanje .
Ka 3: Silisyòm ki baze sou GAN RF aparèy substrate: segondè-rezistans Silisyòm (pri ki ba, fasil entegrasyon) .
Epilayer: ALN Nucleation Kouch → soulaje dezekilib la lasi ant Si ak GaN (16%) .
Kouch tanpon gan → kaptire domaj ak anpeche yo soti nan pwolonje nan kouch aktif la .
Algan/Ga
Aplikasyon: 5G baz estasyon anplifikatè pouvwa, frekans ka rive jwenn plis pase 28 GHz .