半導(dǎo)體制造商主要用拋光Si片(PW)和外延Si片作為IC的原材料。20世紀(jì)80年代早期開始使用外延片,它具有標(biāo)準(zhǔn)PW所不具有的某些電學(xué)特性并消除了許多在晶體生長和其后的晶片加工LED外延片中所引入的表面/近表面缺陷。
歷史上,外延片是由Si片制造商生產(chǎn)并自用,LED外延片在IC中用量不大,它需要在單晶Si片表面上沉積一薄的單晶Si層。一般外延層的厚度為2~20μm,而襯底Si厚度為610μm(150mm直徑片和725μm(200mm片)。
外延沉積既可(同時)一次加工多片,辨別質(zhì)量,方法也可加工單片。單片反應(yīng)器可生產(chǎn)出質(zhì)量最好的外延層(厚度、電阻率均勻性好、缺陷少);這種外延片用于150mm“前沿”LED外延片產(chǎn)品和所有重要200 mm產(chǎn)品的生產(chǎn)。
外延產(chǎn)品
外延產(chǎn)品應(yīng)用于4個方面,CMOS互補金屬氧化物半導(dǎo)體支持了要求小器件尺寸的前沿工藝。CMOS產(chǎn)品是外延片的最大應(yīng)用領(lǐng)域,并被IC制造商用于不可恢復(fù)器件工藝,包括微處理器和邏輯芯片以及存儲器應(yīng)用方面的閃速存儲器和DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)。分立半導(dǎo)體用于制造要求具有精密Si特性的元件!捌娈悺(exotic)半導(dǎo)體類包含辨別質(zhì)量,方法一些特種產(chǎn)品,它們要用非Si材料,其中許多要用化合物半導(dǎo)體材料并入外延層中。LED外延片掩埋層半導(dǎo)體利用辨別質(zhì)量,方法雙極晶體管元件內(nèi)重?fù)诫s區(qū)進(jìn)行物理隔離,這也是在外延加工中沉積的。
目前,200 mm晶片中,外延片占1/3。2000年,包括掩埋層在內(nèi),用于辨別質(zhì)量,方法邏輯器件的CMOS占所有外延片的69%,DRAM占11%,分立器件占20%。到2005年,CMOS邏輯將占55%,DRAM占30%,分立器件占15%。
LED外延片--襯底材料
襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。不同的襯底材料,需要不同的外延生長技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù),襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下九個方面:
[1]結(jié)構(gòu)特性好,外延材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度小;
[2]界面特性好,有利于外延材料成核且黏附性強;
[3]化學(xué)穩(wěn)定性好,在外延生長的溫度和氣氛中不容易辨別質(zhì)量,方法分解和腐蝕;
[4]熱學(xué)性能好,包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小;
[5]導(dǎo)電性好,能制成上下結(jié)構(gòu);
[6]光學(xué)性能好,制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小;
[7]機械性能好,器件容易加工,包括減薄、拋光和切割等;
[8]價格低廉;
[9]大尺寸,一般要求直徑不小于2英吋。