Hvad er halvlederepitaksiproces?

Det er ideelt at bygge integrerede kredsløb eller halvlederenheder på et perfekt krystallinsk basislag. Deepitaksi(epi)-proces i halvlederfremstilling har til formål at afsætte et fint enkelt-krystallinsk lag, sædvanligvis omkring 0,5 til 20 mikron, på et enkelt-krystallinsk substrat. Epitaksiprocessen er et vigtigt trin i fremstillingen af ​​halvlederenheder, især ved fremstilling af siliciumwafer.

Epitaksi (epi) proces i halvlederfremstilling

Oversigt over epitaksi i halvlederfremstilling

Hvad er det? Epitaksi (epi) processen i halvlederfremstilling tillader vækst af et tyndt krystallinsk lag i en given orientering oven på et krystallinsk substrat.

Mål I halvlederfremstilling er målet med epitaksiprocessen at få elektronerne til at transportere mere effektivt gennem enheden. I konstruktionen af ​​halvlederenheder indgår epitaksilag for at forfine og gøre strukturen ensartet.

Behandleepitaksiprocessen tillader vækst af epitaksiale lag med højere renhed på et substrat af det samme materiale. I nogle halvledermaterialer, såsom heterojunction bipolære transistorer (HBT'er) eller metaloxid-halvlederfelteffekttransistorer (MOSFET'er), bruges epitaksiprocessen til at dyrke et lag af materiale, der er forskelligt fra substratet. Det er epitaksiprocessen, der gør det muligt at dyrke et lavdensitetsdoteret lag på et lag af stærkt doteret materiale.

Oversigt over epitaksiproces i halvlederfremstilling

Hvad det er Epitaksi (epi) processen i halvlederfremstilling tillader vækst af et tyndt krystallinsk lag i en given orientering oven på et krystallinsk substrat.

Målet med halvlederfremstilling er målet med epitaksiprocessen at gøre elektronerne transporteret gennem enheden mere effektivt. I konstruktionen af ​​halvlederenheder indgår epitaksilag for at forfine og gøre strukturen ensartet.

Epitaksiprocessen tillader vækst af epitaksiale lag med højere renhed på et substrat af det samme materiale. I nogle halvledermaterialer, såsom heterojunction bipolære transistorer (HBT'er) eller metaloxid-halvlederfelteffekttransistorer (MOSFET'er), bruges epitaksiprocessen til at dyrke et lag af materiale, der er forskelligt fra substratet. Det er epitaksiprocessen, der gør det muligt at dyrke et lavdensitetsdoteret lag på et lag af stærkt doteret materiale.

Typer af epitaksiale processer i halvlederfremstilling

I den epitaksiale proces bestemmes vækstretningen af ​​den underliggende substratkrystal. Afhængig af gentagelsen af ​​aflejringen kan der være et eller flere epitaksiale lag. Epitaksiale processer kan bruges til at danne tynde lag af materiale, der er ens eller forskellig i kemisk sammensætning og struktur fra det underliggende substrat.

To typer Epi-processer

KarakteristikaHomoepitaxy Heteroepitaxi

Vækstlag Det epitaksiale vækstlag er det samme materiale som substratlaget Det epitaksiale vækstlag er et andet materiale end substratlaget

Krystalstruktur og gitter Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er de samme Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er forskellige

Eksempler Epitaksial vækst af højrent silicium på siliciumsubstrat Epitaksial vækst af galliumarsenid på siliciumsubstrat

Anvendelser Halvlederkomponentstrukturer, der kræver lag af forskellige dopingniveauer eller rene film på mindre rene substrater Halvlederanordningsstrukturer, der kræver lag af forskellige materialer eller opbygning af krystallinske film af materialer, der ikke kan opnås som enkeltkrystaller

To typer epi-processer

Karakteristika Homoepitaxy Heteroepitaksi

Vækstlag Det epitaksiale vækstlag er det samme materiale som substratlaget Det epitaksiale vækstlag er et andet materiale end substratlaget

Krystalstruktur og gitter Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er de samme Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er forskellige

Eksempler Epitaksial vækst af højrent silicium på siliciumsubstrat Epitaksial vækst af galliumarsenid på siliciumsubstrat

Anvendelser Halvlederkomponentstrukturer, der kræver lag af forskellige dopingniveauer eller rene film på mindre rene substrater Halvlederanordningsstrukturer, der kræver lag af forskellige materialer eller bygger krystallinske film af materialer, der ikke kan opnås som enkeltkrystaller

Faktorer, der påvirker epitaksiale processer i halvlederfremstilling

Faktorer Beskrivelse

Temperatur Påvirker epitaksihastigheden og epitaksiallagets tæthed. Den nødvendige temperatur til epitaksiprocessen er højere end stuetemperatur, og værdien afhænger af typen af ​​epitaksi.

Tryk Påvirker epitaksihastigheden og epitaksiallagets tæthed.

Defekter Fejl i epitaksi fører til defekte wafers. De fysiske betingelser, der kræves for epitaksiprocessen, bør opretholdes for defektfri epitaksiallagsvækst.

Ønsket position Epitaksiprocessen bør vokse på den korrekte position af krystallen. De områder, hvor vækst ikke ønskes under processen, bør være korrekt belagt for at forhindre vækst.

Selvdoping Da epitaksiprocessen udføres ved høje temperaturer, kan dopingatomer muligvis fremkalde ændringer i materialet.

Faktorbeskrivelse

Temperatur Påvirker epitaksihastigheden og tætheden af ​​det epitaksiale lag. Den temperatur, der kræves til den epitaksiale proces, er højere end stuetemperatur, og værdien afhænger af typen af ​​epitaksi.

Tryk påvirker epitaksihastigheden og epitaksiallagets tæthed.

Defekter Fejl i epitaksi fører til defekte wafers. Fysiske forhold, der kræves til epitaksiprocessen, bør opretholdes for defektfri epitaksiallagsvækst.

Ønsket placering Epitaksiprocessen bør vokse på den rigtige placering af krystallen. Områder, hvor vækst ikke er ønsket under denne proces, bør belægges korrekt for at forhindre vækst.

Selvdoping Da epitaksiprocessen udføres ved høje temperaturer, kan dopingatomer muligvis fremkalde ændringer i materialet.

Epitaksial tæthed og hastighed

Tætheden af ​​epitaksial vækst er antallet af atomer pr. volumenenhed materiale i det epitaksiale vækstlag. Faktorer som temperatur, tryk og typen af ​​halvledersubstrat påvirker epitaksial vækst. Generelt varierer tætheden af ​​det epitaksiale lag med de ovennævnte faktorer. Den hastighed, hvormed det epitaksiale lag vokser, kaldes epitaksihastigheden.

Hvis epitaksien dyrkes i den korrekte placering og orientering, vil væksthastigheden være høj og omvendt. I lighed med den epitaksiale lagtæthed afhænger epitaksihastigheden også af fysiske faktorer såsom temperatur, tryk og substratmaterialetype.

Epitaksial hastighed stiger ved høje temperaturer og lave tryk. Epitaksihastigheden afhænger også af substratstrukturens orientering, koncentrationen af ​​reaktanterne og den anvendte vækstteknik.

Epitaksiske procesmetoder

Der er flere epitaksimetoder:flydende fase epitaksi (LPE), hybrid dampfase epitaksi, fast fase epitaksi,aflejring af atomlag, kemisk dampaflejring, molekylær stråleepitaksiosv. Lad os sammenligne to epitaksiske processer: CVD og MBE.

Kemisk dampaflejring (CVD) Molekylær stråleepitaksi (MBE)

Kemisk proces Fysisk proces

Indebærer en kemisk reaktion, der opstår, når en gasprecursor møder et opvarmet substrat i et vækstkammer eller en reaktor Materialet, der skal aflejres, opvarmes under vakuumforhold

Præcis kontrol af filmvækstprocessen Præcis kontrol af tykkelsen og sammensætningen af ​​det voksede lag

Til applikationer, der kræver epitaksiale lag af høj kvalitet Til applikationer, der kræver ekstremt fine epitaksiale lag

Mest brugt metode Dyrere metode

Kemisk proces Fysisk proces

Indebærer en kemisk reaktion, der opstår, når en gasprecursor møder et opvarmet substrat i et vækstkammer eller en reaktor Materialet, der skal aflejres, opvarmes under vakuumforhold

Præcis kontrol af tyndfilmvækstprocessen Præcis kontrol af tykkelsen og sammensætningen af ​​det voksede lag

Anvendes i applikationer, der kræver epitaksiale lag af høj kvalitet Anvendes i applikationer, der kræver ekstremt fine epitaksiale lag

Mest brugt metode Dyrere metode

Epitaksiprocessen er kritisk i halvlederfremstilling; det optimerer ydeevnen af

halvlederenheder og integrerede kredsløb. Det er en af ​​hovedprocesserne i fremstilling af halvlederenheder, der påvirker enhedens kvalitet, egenskaber og elektrisk ydeevne.