Hva er halvlederepitaksiprosess?

Det er ideelt å bygge integrerte kretsløp eller halvlederenheter på et perfekt krystallinsk baselag. DeEpitaxy(epi) prosess i halvlederproduksjon tar sikte på å avsette et fint enkeltkrystallinsk lag, vanligvis omtrent 0,5 til 20 mikron, på et enkeltkrystallinsk substrat. Epitaksiprosessen er et viktig trinn i produksjonen av halvlederenheter, spesielt ved produksjon av silisiumwafer.

Epitaksi (epi) prosess i halvlederproduksjon

Oversikt over epitaksi i halvlederproduksjon
Hva er det	Epitaxy (EPI) -prosessen i halvlederproduksjon tillater vekst av et tynt krystallinsk lag i en gitt orientering på toppen av et krystallinsk underlag.
Mål	I halvlederproduksjon er målet med epitaksiprosessen å få elektronene til å transportere mer effektivt gjennom enheten. I konstruksjonen av halvlederenheter inngår epitaksiske lag for å foredle og gjøre strukturen enhetlig.
Behandle	Epitaxy -prosessen tillater vekst av epitaksiale lag med høyere renhet på et underlag av samme materiale. I noen halvledermaterialer, for eksempel heterojunksjon bipolare transistorer (HBT) eller metalloksyd halvlederfeltffekttransistorer (MOSFET), brukes epitaksiprosessen til å dyrke et lag med materiale som er forskjellig fra underlaget. Det er den epitaksiske prosessen som gjør det mulig å dyrke et dopet lag med lav tetthet på et lag med sterkt dopet materiale.

Oversikt over epitaksi i halvlederproduksjon

Hva er det Epitaxy (EPI) -prosessen i halvlederproduksjon tillater vekst av et tynt krystallinsk lag i en gitt orientering på toppen av et krystallinsk underlag.

Målet i halvlederproduksjon, målet med epitaksiprosessen er å gjøre elektronene transport mer effektivt gjennom enheten. I konstruksjonen av halvlederinnretninger er epitaxy -lag inkludert for å avgrense og gjøre strukturen ensartet.

ProsessEpitaxyprosessen tillater vekst av epitaksiale lag med høyere renhet på et underlag av samme materiale. I noen halvledermaterialer, for eksempel heterojunction bipolare transistorer (HBT) eller metalloksidhalvlederfelteffekttransistorer (MOSFETs), brukes epitaksiprosessen til å dyrke et lag med materiale som er forskjellig fra underlaget. Det er epitaksiprosessen som gjør det mulig å dyrke et dopet lag med lav tetthet på et lag med høyt dopet materiale.

Oversikt over epitaksiprosess i halvlederproduksjon

Hva det er epitaxy (EPI) -prosessen i halvlederproduksjon tillater vekst av et tynt krystallinsk lag i en gitt orientering på toppen av et krystallinsk underlag.

Målet med halvlederproduksjon, målet med epitaksiprosessen er å gjøre elektronene transportert gjennom enheten mer effektivt. I konstruksjonen av halvlederenheter inngår epitaksiske lag for å foredle og gjøre strukturen enhetlig.

Epitaksiprosessen tillater vekst av epitaksiale lag med høyere renhet på et underlag av samme materiale. I noen halvledermaterialer, for eksempel heterojunction bipolare transistorer (HBT) eller metalloksidhalvlederfelteffekttransistorer (MOSFETs), brukes epitaksiprosessen til å dyrke et lag med materiale som er forskjellig fra underlaget. Det er epitaksiprosessen som gjør det mulig å dyrke et dopet lag med lav tetthet på et lag med høyt dopet materiale.

Typer epitaksiale prosesser i halvlederproduksjon

I den epitaksiale prosessen bestemmes vekstretningen av den underliggende substratkrystallen. Avhengig av gjentakelsen av avsetningen kan det være ett eller flere epitaksiale lag. Epitaksiale prosesser kan brukes til å danne tynne lag av materiale som er like eller forskjellig i kjemisk sammensetning og struktur fra det underliggende substratet.

To typer Epi-prosesser
Kjennetegn	HomoEpitaxy	HeteroEpitaxy
Vekstlag	Det epitaksiale vekstlaget er det samme materialet som underlagslaget	Det epitaksiale vekstlaget er et annet materiale enn substratlaget
Krystallstruktur og gitter	Krystallstrukturen og gitterkonstanten til underlaget og epitaksialt lag er de samme	Krystallstrukturen og gitterkonstanten til underlaget og epitaksialt lag er forskjellige
Eksempler	Epitaksial vekst av silisium med høy renhet på silisiumsubstrat	Epitaksial vekst av galliumarsenid på silisiumsubstrat
Applikasjoner	Halvlederenhetsstrukturer som krever lag med forskjellige dopingnivåer eller rene filmer på mindre rene underlag	Halvlederenhetsstrukturer som krever lag med forskjellige materialer eller bygger krystallinske filmer av materialer som ikke kan oppnås som enkeltkrystaller

To typer EPI -prosesser

EgenskaperHomoepitaxy heteroEpitaxy

Vekstlag Det epitaksiale vekstlaget er det samme materialet som substratlaget Det epitaksiale vekstlaget er et annet materiale enn substratlaget

Krystallstruktur og gitter Krystallstrukturen og gitterkonstanten til substratet og epitaksiallaget er de samme Krystallstrukturen og gitterkonstanten til substratet og epitaksiallaget er forskjellige

Eksempler Epitaksial vekst av høyrent silisium på silisiumsubstrat Epitaksial vekst av galliumarsenid på silisiumsubstrat

Applikasjon

To typer EPI -prosesser

Kjennetegn homoepitaxy heteroEpitaxy

Vekstlag Det epitaksiale vekstlaget er det samme materialet som underlagslaget Det epitaksiale vekstlaget er et annet materiale enn underlagslaget

Krystallstruktur og gitter Krystallstrukturen og gitterkonstanten til underlaget og epitaksialt lag er de samme som krystallstrukturen og gitterkonstanten til underlaget og epitaksiallaget er forskjellige

Eksempler Epitaksial vekst av høyrent silisium på silisiumsubstrat Epitaksial vekst av galliumarsenid på silisiumsubstrat

Applikasjon

Faktorer som påvirker epitaksiale prosesser i halvlederproduksjon

 

Faktorer	Beskrivelse
Temperatur	Påvirker epitaksialiteten og epitaksiallagets tetthet. Temperaturen som kreves for epitaksiprosessen er høyere enn romtemperatur, og verdien avhenger av typen epitaksi.
Trykk	Påvirker epitaksihastigheten og epitaksial lagdensitet.
Defekter	Mangler i epitaxy fører til mangelfulle skiver. De fysiske forholdene som kreves for epitaksiprosessen, bør opprettholdes for defektfri epitaksial lagvekst.
Ønsket posisjon	Epitaksiprosessen bør vokse på riktig plassering av krystallen. Områdene der vekst ikke er ønsket under prosessen, bør være riktig belagt for å forhindre vekst.
Selvdoping	Siden epitaksiprosessen utføres ved høye temperaturer, kan dopingatomer være i stand til å forårsake endringer i materialet.

Faktorer Beskrivelse

Temperatur Påvirker epitaksiumhastigheten og epitaksiallagets tetthet. Temperaturen som kreves for epitaksiprosessen er høyere enn romtemperatur, og verdien avhenger av typen epitaksi.

Trykket påvirker epitaksihastigheten og epitaksial lagdensitet.

Defekter Defekter i epitaksi fører til mangelfulle skiver. De fysiske forholdene som kreves for epitaksiprosessen, bør opprettholdes for defektfri epitaksial lagvekst.

Ønsket posisjon Den epitaksiske prosessen skal vokse på riktig posisjon av krystallen. Områdene der det ikke er ønsket vekst under prosessen skal belegges riktig for å forhindre vekst.

Selvdoping Siden epitaksiprosessen utføres ved høye temperaturer, kan dopingmiddelatomer være i stand til å få til endringer i materialet.

Faktorbeskrivelse

Temperatur Påvirker epitaksialiteten og tettheten til epitaksiallaget. Temperaturen som kreves for den epitaksiale prosessen er høyere enn romtemperatur, og verdien avhenger av typen epitaksi.

Trykket påvirker epitaksihastigheten og epitaksial lagdensitet.

Defekter Defekter i epitaksi fører til mangelfulle skiver. Fysiske forhold som kreves for epitaksiprosessen, bør opprettholdes for defektfri epitaksial lagvekst.

Ønsket plassering Epitaksiprosessen bør vokse på riktig plassering av krystallen. Områder der vekst ikke er ønsket under denne prosessen bør belegges riktig for å forhindre vekst.

Selvdoping Siden epitaksiprosessen utføres ved høye temperaturer, kan dopingmiddelatomer være i stand til å få til endringer i materialet.

Epitaksial tetthet og rate

Tettheten av epitaksial vekst er antall atomer per volum av materiale i det epitaksiale vekstlaget. Faktorer som temperatur, trykk og typen halvlederunderlag påvirker epitaksial vekst. Generelt varierer tettheten av det epitaksiale laget med de ovennevnte faktorene. Hastigheten som det epitaksiale laget vokser, kalles epitaksihastigheten.

Hvis epitaksien dyrkes på riktig sted og orientering, vil vekstraten være høy og omvendt. I likhet med den epitaksiale lagdensiteten, avhenger epitaksihastigheten også av fysiske faktorer som temperatur, trykk og substratmaterialetype.

Epitaksialhastigheten øker ved høye temperaturer og lave trykk. Epitaksihastigheten avhenger også av substratstrukturens orientering, konsentrasjonen av reaktantene og vekstteknikken som brukes.

Epitaxy prosessmetoder

Det er flere epitaxy -metoder:flytende fase epitaksi (LPE), hybrid dampfase epitaksi, fast fase epitaksi,Avsetning av atomlag, Kjemisk dampavsetning, molekylær stråleepitaksi, etc. La oss sammenligne to epitaksiske prosesser: CVD og MBE.

Kjemisk dampavsetning (CVD) Molecular Beam Epitaxy (MBE)

Kjemisk prosess fysisk prosess

Innebærer en kjemisk reaksjon som oppstår når en gassforløper møter et oppvarmet substrat i et vekstkammer eller reaktor Materialet som skal avsettes varmes opp under vakuumforhold

Nøyaktig kontroll av filmvekstprosessen Nøyaktig kontroll av tykkelsen og sammensetningen av det voksende laget

For applikasjoner som krever epitaksiale lag av høy kvalitet For applikasjoner som krever ekstremt fine epitaksiale lag

Mest brukte metode Dyrere metode

Kjemisk dampavsetning (CVD)	Molekylær stråleepitaksi (MBE)
Kjemisk prosess	Fysisk prosess
Involverer en kjemisk reaksjon som oppstår når en gassforløper møter et oppvarmet underlag i et vekstkammer eller reaktor	Materialet som skal avsettes oppvarmes under vakuumforhold
Nøyaktig kontroll av tynnfilmvekstprosessen	Nøyaktig kontroll av tykkelsen og sammensetningen av det voksende laget
Brukes i applikasjoner som krever epitaksiale lag av høy kvalitet	Brukt i applikasjoner som krever ekstremt fine epitaksiale lag
Mest brukt metode	Dyrere metode

Kjemisk dampavsetning (CVD) Molekylær stråleepitaksi (MBE)

Kjemisk prosess fysisk prosess

Involverer en kjemisk reaksjon som oppstår når en gassforløper møter et oppvarmet underlag i et vekstkammer eller reaktor. Materialet som skal avsettes blir oppvarmet under vakuumforhold

Nøyaktig kontroll av tynnfilmvekstprosessen Nøyaktig kontroll av tykkelsen og sammensetningen av det vokste laget

Brukes i applikasjoner som krever epitaksiale lag av høy kvalitet som brukes i applikasjoner som krever ekstremt fine epitaksiale lag

Mest brukte metode Dyrere metode

Epitaksiprosessen er kritisk i halvlederproduksjon; det optimerer ytelsen til

halvlederenheter og integrerte kretser. Det er en av hovedprosessene i produksjon av halvlederenheter som påvirker enhetens kvalitet, egenskaper og elektrisk ytelse.