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从衬底到外延片:半导体材料的层级关系与作用

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2025-05-20 14:16【

在半导体CMP化学机械工艺中,通常提到衬底研磨抛光液和外延片研磨抛光液。那么衬底和外延片的区别在哪?吉致电子一文解答两者区别:

半导体衬底(Substrate)和外延片(Epitaxial Wafer)是半导体制造中的两种关键材料,它们的区别主要体现在定义、结构、用途和制备工艺上

1. 定义与作用

衬底(Substrate)

是半导体器件的“基础载体”,通常为单晶圆片(如硅、碳化硅、蓝宝石等),提供机械支撑和晶体结构模板。

功能:确保后续外延生长或器件加工的晶体结构一致性。

外延片(Epitaxial Wafer)

是在衬底表面通过外延生长技术(如气相外延、分子束外延)沉积的一层单晶薄膜。

功能:优化电学性能(如纯度、掺杂浓度),或实现衬底无法直接提供的材料特性(如硅衬底上生长GaN)。

吉致电子半导体衬底外延片slurry半导体抛光液

2. 结构与组成

衬底:

单一材料,厚度较大(几百微米),晶体质量高但可能存在缺陷(如位错)。

例如:硅衬底、GaAs衬底、SiC衬底。碳化硅衬底抛光液硅片抛光液

外延片:

由“衬底+外延层”构成,外延层厚度较薄(纳米到微米级),晶体结构与衬底一致(同质外延)或不同(异质外延)。

例如:硅衬底上生长Si外延层(同质),或蓝宝石衬底上生长GaN(异质)。氮化镓抛光液蓝宝石外延片研磨液

3. 制备工艺

衬底:

通过晶体生长(如直拉法、区熔法)、切割、抛光获得。

外延片:

在衬底上通过化学气相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)等技术生长外延层,需精确控制温度、气体流速等参数。

4. 应用场景

衬底:

直接用于制造简单器件(如硅基MOSFET)。

作为外延生长的“种子层”。

外延片:

用于高性能器件:功率器件(SiC外延)、射频器件(GaN-on-Si)、LED(蓝宝石上GaN)等。

通过外延层调节能带结构、减少缺陷,提升器件效率。

5. 半导体衬底VS外延片区别总结

特性衬底(substrate)外延片(Epitaxial Wafer)
组成单一材料衬底+外延层
厚度厚(数百微米)外延层薄(纳米-微米级)
制备晶体生长、切割外延生长技术(CVD/MBE)
主要用途支撑、模板优化电学性能、异质集成

6.吉致电子半导体衬底、外延片CMP研磨抛光解决方案

简而言之,衬底是“地基”,外延片是“地基+精装修”,后者通过外延层实现更复杂的器件需求。

半导体衬底和外延片是芯片制造的核心材料,直接影响器件的性能和可靠性。衬底作为基础载体,提供机械支撑和晶体模板;而外延片通过精准的外延生长技术优化电学特性,满足高端半导体器件的需求。

在半导体制造过程中,无论是衬底制备还是外延层生长,化学机械抛光(CMP)都是关键工艺之一。吉致电子科技(JEEZ Electronics)专注于半导体CMP抛光耗材的研发与生产,提供高性能的抛光液(Slurry)抛光垫(Pad),确保晶圆表面达到纳米级平整度,满足先进制程的严苛要求。选择吉致电子的CMP抛光解决方案,助力您的半导体制造工艺更高效、更精准!

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