Kaj je postopek polprevodniške epitaksije?

Idealen je za izdelavo integriranih vezij ali polprevodniških naprav na popolni kristalni osnovni plasti. Theepitaksija(epi) postopek v proizvodnji polprevodnikov je namenjen nanosu fine monokristalne plasti, običajno približno 0,5 do 20 mikronov, na enokristalni substrat. Postopek epitaksije je pomemben korak pri izdelavi polprevodniških naprav, zlasti pri izdelavi silicijevih rezin.

Postopek epitaksije (epi) v proizvodnji polprevodnikov

Pregled epitaksije v proizvodnji polprevodnikov

Kaj je to. Postopek epitaksije (epi) v proizvodnji polprevodnikov omogoča rast tanke kristalne plasti v določeni orientaciji na vrhu kristalne podlage.

Cilj Pri proizvodnji polprevodnikov je cilj postopka epitaksije omogočiti učinkovitejši transport elektronov skozi napravo. Pri izdelavi polprevodniških naprav so vključeni epitaksijski sloji, ki izboljšajo in naredijo strukturo enotno.

Proces TheepitaksijaPostopek omogoča rast epitaksialnih plasti višje čistosti na substratu iz istega materiala. V nekaterih polprevodniških materialih, kot so heterojunkcijski bipolarni tranzistorji (HBT) ali polprevodniški polprevodniški tranzistorji s kovinskim oksidom (MOSFET), se postopek epitaksije uporablja za gojenje plasti materiala, ki se razlikuje od substrata. To je postopek epitaksije, ki omogoča rast dopirane plasti z nizko gostoto na plasti visoko dopiranega materiala.

Pregled postopka epitaksije v proizvodnji polprevodnikov

Kaj je Postopek epitaksije (epi) v proizvodnji polprevodnikov omogoča rast tanke kristalne plasti v določeni orientaciji na vrhu kristalne podlage.

Cilj postopka epitaksije v proizvodnji polprevodnikov je učinkovitejši transport elektronov skozi napravo. Pri izdelavi polprevodniških naprav so vključeni epitaksijski sloji, ki izboljšajo in naredijo strukturo enotno.

Postopek epitaksije omogoča rast epitaksialnih plasti višje čistosti na substratu iz istega materiala. V nekaterih polprevodniških materialih, kot so heterojunkcijski bipolarni tranzistorji (HBT) ali polprevodniški polprevodniški tranzistorji s kovinskim oksidom (MOSFET), se postopek epitaksije uporablja za gojenje plasti materiala, ki se razlikuje od substrata. To je postopek epitaksije, ki omogoča rast dopirane plasti z nizko gostoto na plasti visoko dopiranega materiala.

Vrste epitaksialnih procesov v proizvodnji polprevodnikov

V epitaksialnem procesu je smer rasti določena s spodnjim substratnim kristalom. Odvisno od ponavljanja nanosa je lahko ena ali več epitaksialnih plasti. Epitaksialne postopke je mogoče uporabiti za oblikovanje tankih plasti materiala, ki je po kemijski sestavi in ​​strukturi enak ali drugačen od spodnjega substrata.

Dve vrsti procesov Epi

ZnačilnostiHomoepitaksija Heteroepitaksija

Rastne plasti Epitaksialna rastna plast je enak material kot substratna plast. Epitaksialna rastna plast je drugačen material od substratne plasti.

Kristalna struktura in mreža Kristalna struktura in konstanta mreže substrata in epitaksialne plasti sta enaki Kristalna struktura in konstanta mreže substrata in epitaksialne plasti sta različni

Primeri Epitaksialna rast silicija visoke čistosti na silicijevem substratu Epitaksialna rast galijevega arzenida na silicijevem substratu

Aplikacije Strukture polprevodniških naprav, ki zahtevajo plasti različnih stopenj dopiranja ali čiste filme na manj čistih substratih Strukture polprevodniških naprav, ki zahtevajo plasti različnih materialov ali gradnjo kristalnih filmov iz materialov, ki jih ni mogoče dobiti kot posamezne kristale

Dve vrsti Epi procesov

Značilnosti Homoepitaksija Heteroepitaksija

Rastna plast Epitaksialna rastna plast je enak material kot substratna plast. Epitaksialna rastna plast je drugačen material kot substratna plast.

Kristalna struktura in mreža Kristalna struktura in konstanta mreže substrata in epitaksialne plasti sta enaki Kristalna struktura in konstanta mreže substrata in epitaksialne plasti sta različni

Primeri Epitaksialna rast silicija visoke čistosti na silicijevem substratu Epitaksialna rast galijevega arzenida na silicijevem substratu

Aplikacije Strukture polprevodniških naprav, ki zahtevajo plasti različnih ravni dopinga ali čiste filme na manj čistih substratih Strukture polprevodniških naprav, ki zahtevajo plasti različnih materialov ali gradijo kristalne filme materialov, ki jih ni mogoče dobiti kot posamezne kristale

Dejavniki, ki vplivajo na epitaksialne procese v proizvodnji polprevodnikov

Opis dejavnikov

Temperatura Vpliva na hitrost epitaksije in gostoto epitaksialne plasti. Temperatura, potrebna za postopek epitaksije, je višja od sobne temperature, vrednost pa je odvisna od vrste epitaksije.

Tlak Vpliva na hitrost epitaksije in gostoto epitaksialne plasti.

Napake Napake v epitaksiji vodijo do okvarjenih rezin. Fizične pogoje, potrebne za postopek epitaksije, je treba vzdrževati za rast epitaksialne plasti brez napak.

Želeni položaj Postopek epitaksije mora rasti na pravilnem položaju kristala. Področja, kjer rast med postopkom ni zaželena, je treba ustrezno premazati, da preprečite rast.

Samodopiranje Ker se postopek epitaksije izvaja pri visokih temperaturah, lahko dopantni atomi povzročijo spremembe v materialu.

Opis faktorja

Temperatura Vpliva na hitrost epitaksije in gostoto epitaksialne plasti. Temperatura, potrebna za epitaksialni postopek, je višja od sobne temperature, vrednost pa je odvisna od vrste epitaksije.

Tlak vpliva na hitrost epitaksije in gostoto epitaksialne plasti.

Napake Napake v epitaksiji vodijo do okvarjenih rezin. Za rast epitaksialne plasti brez napak je treba vzdrževati fizične pogoje, potrebne za postopek epitaksije.

Želena lokacija Postopek epitaksije mora rasti na pravem mestu kristala. Področja, kjer med tem postopkom rast ni zaželena, je treba ustrezno premazati, da preprečite rast.

Samodopiranje Ker se postopek epitaksije izvaja pri visokih temperaturah, lahko dopantni atomi povzročijo spremembe v materialu.

Epitaksialna gostota in hitrost

Gostota epitaksialne rasti je število atomov na prostorninsko enoto materiala v epitaksialni rastni plasti. Dejavniki, kot so temperatura, tlak in vrsta polprevodniškega substrata, vplivajo na epitaksialno rast. Na splošno se gostota epitaksialne plasti spreminja z zgornjimi dejavniki. Hitrost, s katero raste epitaksialna plast, se imenuje hitrost epitaksije.

Če je epitaksija gojena na pravilni lokaciji in usmerjenosti, bo stopnja rasti visoka in obratno. Podobno kot gostota epitaksialne plasti je tudi hitrost epitaksije odvisna od fizikalnih dejavnikov, kot so temperatura, tlak in vrsta materiala substrata.

Epitaksialna hitrost se poveča pri visokih temperaturah in nizkih tlakih. Hitrost epitaksije je odvisna tudi od orientacije strukture substrata, koncentracije reaktantov in uporabljene tehnike rasti.

Metode postopka epitaksije

Obstaja več metod epitaksije:tekočefazna epitaksija（LPE）, hibridna parnofazna epitaksija, trdnofazna epitaksija,nanos atomske plasti, kemično naparjevanje, epitaksija z molekularnim žarkom, itd. Primerjajmo dva postopka epitaksije: CVD in MBE.

Kemično naparjevanje (CVD) Molekularno žarkovna epitaksija (MBE)

Kemični proces Fizikalni proces

Vključuje kemično reakcijo, ki se pojavi, ko se predhodnik plina sreča z ogrevanim substratom v rastni komori ali reaktorju. Material, ki ga je treba odložiti, se segreva pod vakuumom.

Natančna kontrola procesa rasti filma Natančna kontrola debeline in sestave narasle plasti

Za aplikacije, ki zahtevajo visokokakovostne epitaksialne plasti. Za aplikacije, ki zahtevajo izjemno fine epitaksialne plasti

Najpogosteje uporabljena metoda Dražja metoda

Kemični proces Fizikalni proces

Vključuje kemično reakcijo, ki se pojavi, ko se predhodnik plina sreča z ogrevanim substratom v rastni komori ali reaktorju. Material, ki ga je treba odložiti, se segreva pod vakuumom.

Natančen nadzor procesa rasti tankega filma Natančen nadzor debeline in sestave gojenega sloja

Uporablja se v aplikacijah, ki zahtevajo visokokakovostne epitaksialne plasti. Uporablja se v aplikacijah, ki zahtevajo izjemno fine epitaksialne plasti.

Najpogosteje uporabljena metoda Dražja metoda

Postopek epitaksije je ključnega pomena pri proizvodnji polprevodnikov; optimizira delovanje

polprevodniške naprave in integrirana vezja. To je eden glavnih procesov v proizvodnji polprevodniških naprav, ki vpliva na kakovost, značilnosti in električno zmogljivost naprave.