氮化鎵襯底和外延片哪個(gè)技術(shù)高 襯底為什么要做外延層

氮化鎵襯底和外延片哪個(gè)技術(shù)高

氮化鎵襯底和外延片技術(shù)都是在半導(dǎo)體器件制造中非常重要的技術(shù)，但它們的應(yīng)用和特點(diǎn)有所不同。

氮化鎵襯底（GaN襯底）技術(shù)：

- 氮化鎵襯底是一種用于制造氮化鎵（GaN）基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件的基板材料。GaN是一種III-V族化合物半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的電子特性和高頻特性，適用于高功率、高頻率和高溫應(yīng)用。

- 使用氮化鎵襯底可以在上面生長(zhǎng)氮化鎵薄膜，形成GaN基礎(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)。由于氮化鎵材料的性質(zhì)優(yōu)良，GaN技術(shù)被廣泛應(yīng)用于LED、高頻功率放大器、射頻器件等領(lǐng)域。

- 氮化鎵襯底制備涉及較高的技術(shù)復(fù)雜性和成本，且在大尺寸上的制備仍具有挑戰(zhàn)性，但該技術(shù)在高功率和高頻率應(yīng)用領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。

外延片技術(shù)：

- 外延片是一種用于化合物半導(dǎo)體器件制造的基板材料，在晶圓上生長(zhǎng)外延層以制造器件。常見(jiàn)的外延片材料包括GaN、硅、藍(lán)寶石等。

- 外延片技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不同基板上生長(zhǎng)特定晶體結(jié)構(gòu)，例如在藍(lán)寶石基片上生長(zhǎng)氮化鎵外延層。外延片技術(shù)被廣泛應(yīng)用于LED、激光二極管、光電二極管等各種半導(dǎo)體光電器件的制造上。

- 外延片技術(shù)相對(duì)于氮化鎵襯底技術(shù)來(lái)說(shuō)，在材料選擇和制備方面更加靈活，也更容易實(shí)現(xiàn)大尺寸的外延層的生長(zhǎng)。

就技術(shù)高低而言，無(wú)法簡(jiǎn)單地判斷哪個(gè)技術(shù)更高，因?yàn)樗鼈冇懈髯缘膬?yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域。氮化鎵襯底技術(shù)在高功率和高頻率器件領(lǐng)域具有重要意義，而外延片技術(shù)在半導(dǎo)體光電器件制造上具有廣泛應(yīng)用。兩種技術(shù)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中都扮演著重要的角色。

襯底為什么要做外延層

襯底為什么要做外延層的主要目的是為了在襯底上生長(zhǎng)出所需的半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)，從而制造出特定的器件。

以下是一些襯底做外延層的主要原因：

1. 提供晶格匹配：襯底材料和外延層材料的晶格常數(shù)可能存在差異，做外延層可以提供晶格匹配，促使外延層中的晶體生長(zhǎng)具有較好的晶體質(zhì)量。晶格匹配可減少晶體缺陷的形成，有助于改善材料的電學(xué)和光學(xué)性能。

2. 阻止雜質(zhì)擴(kuò)散：襯底材料可能會(huì)有雜質(zhì)元素，這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)外延層的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。通過(guò)在襯底上生長(zhǎng)外延層，可以阻止雜質(zhì)元素從襯底中擴(kuò)散到外延層中，從而保持外延層的純凈性。

3. 改善耐熱性和機(jī)械性能：襯底材料的熱膨脹系數(shù)和機(jī)械性能可能不適合特定的外延材料。通過(guò)在襯底上加上外延層，可以改善整體器件的耐熱性和機(jī)械穩(wěn)定性。

4. 制造特定器件結(jié)構(gòu)：在襯底上生長(zhǎng)外延層可以實(shí)現(xiàn)特定的器件結(jié)構(gòu)。例如，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層，可以制造出氮化鎵LED器件。這種外延層技術(shù)可以在不同基底材料上實(shí)現(xiàn)特定結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)，從而擴(kuò)展了器件制造的選擇范圍。

綜上所述，通過(guò)在襯底上做外延層，可以滿足特定材料和結(jié)構(gòu)的要求，從而實(shí)現(xiàn)特定器件的制造。外延層技術(shù)在半導(dǎo)體器件制造中起到至關(guān)重要的作用。

外延關(guān)系有哪幾種

外延關(guān)系是指在同一晶體結(jié)構(gòu)中，在不同晶向或晶面之間的生長(zhǎng)方式。常見(jiàn)的外延關(guān)系包括以下幾種：

1. 繞射外延（Epitaxy by Diffraction，EBD）：外延層與襯底之間具有特定的晶格匹配關(guān)系，使得生長(zhǎng)的晶體具有較好的晶體質(zhì)量。這種外延關(guān)系通常涉及較高的晶格匹配度，一般需要選用相似的晶格常數(shù)和晶面取向。

2. 導(dǎo)向外延（Guided Epitaxy，GE）：通過(guò)在襯底表面創(chuàng)建一種特定的結(jié)構(gòu)或芯線，可以指導(dǎo)外延層在特定的晶向和晶面上生長(zhǎng)。這種外延關(guān)系可用于特定的納米結(jié)構(gòu)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備。

3. 布拉格外延（Bragg Epitaxy，BE）：這種外延關(guān)系基于布拉格反射定律。在襯底表面形成布拉格反射波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使得外延層具有特定的晶向和晶面生長(zhǎng)。

4. 雙晶外延（Twin Epitaxy）：在同一晶體中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)襯底，使得外延層與襯底表面之間產(chǎn)生180度的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。這種外延關(guān)系常用于制備雙晶異質(zhì)結(jié)構(gòu)，如雙晶太陽(yáng)能電池、垂直結(jié)構(gòu)等。

5. 異質(zhì)外延（Heteroepitaxy）：在襯底表面生長(zhǎng)不同晶格類型或晶系的晶體層。典型的異質(zhì)外延關(guān)系包括在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層、在硅襯底上生長(zhǎng)氮化硅外延層等。

這些外延關(guān)系用于制備不同類型的材料和器件，具體的選擇取決于外延層和襯底材料的性質(zhì)、晶格匹配度以及所需的器件結(jié)構(gòu)和性能等因素。

編輯：黃飛