Mikä on puolijohteen epitaksiprosessi?

On ihanteellista rakentaa integroituja piirejä tai puolijohdelaitteita täydelliselle kiteiselle pohjakerrokselle. Theepitaksia(EPI) Prosessin puolijohteiden valmistuksen tavoitteena on tallettaa hieno yksikiteinen kerros, yleensä noin 0,5-20 mikronia, yksikiteiseen substraattiin. Epitaksiprosessi on tärkeä askel puolijohdelaitteiden valmistuksessa, etenkin piin kiekkojen valmistuksessa.

Epitaxy (EPI) -prosessi puolijohteiden valmistuksessa

Katsaus epitaksiin puolijohteiden valmistuksessa
Mikä se on	Puolijohdevalmistuksen epitaksi (EPI) mahdollistaa ohuen kiteisen kerroksen kasvun tietyssä orientissa kiteisen substraatin päällä.
Maali	Puolijohteiden valmistuksessa epitaksiprosessin tavoitteena on saada elektronit kulkeutumaan tehokkaammin laitteen läpi. Puolijohdelaitteiden rakentamisessa käytetään epitaksikerroksia, jotka parantavat ja tekevät rakenteesta yhtenäisen.
Käsitellä	Epitaksiprosessi mahdollistaa suuremman puhtausepitaksiaalikerroksen kasvun saman materiaalin substraatilla. Joissakin puolijohdemateriaaleissa, kuten heterojunktion bipolaariset transistorit (HBT) tai metallioksidi -puolijohde -kenttätransistorit (MOSFET), epitaksiprosessia käytetään kasvattamaan materiaalikerroksia, jotka ovat erilaisia ​​substraatista. Epitaksiprosessi mahdollistaa matalan tiheyden seostetun kerroksen kasvattamisen erittäin seostetun materiaalin kerroksessa.

Yleiskatsaus puolijohteiden valmistuksessa

Mikä se on? Epitaksi (epi) -prosessi puolijohteiden valmistuksessa mahdollistaa ohuen kidekerroksen kasvun tietyssä suunnassa kiteisen substraatin päälle.

Puolijohteiden valmistuksen tavoitteena, epitaksiprosessin tavoitteena on saada elektronit kuljettamaan tehokkaammin laitteen läpi. Puolijohdelaitteiden rakentamisessa epitaksikerrokset sisältyvät rakenteen tasaisen puhdistamiseksi ja tekemään.

Prosessiepitaksiaprosessi mahdollistaa korkeamman puhtauden epitaksiaalisten kerrosten kasvun samaa materiaalia olevalle alustalle. Joissakin puolijohdemateriaaleissa, kuten heteroliitosbipolaarisissa transistoreissa (HBT) tai metallioksidipuolijohdekenttävaikutteisissa transistoreissa (MOSFET), epitaksiprosessia käytetään kasvattamaan substraatista poikkeava materiaalikerros. Se on epitaksiprosessi, joka mahdollistaa matalatiheyksisen seostetun kerroksen kasvattamisen erittäin seostetun materiaalikerroksen päälle.

Yleiskatsaus epitaksiprosessista puolijohteiden valmistuksessa

Mikä se on? Epitaksi (epi) -prosessi puolijohteiden valmistuksessa mahdollistaa ohuen kidekerroksen kasvun tietyssä suunnassa kiteisen substraatin päälle.

Tavoitteena puolijohteiden valmistuksessa, epitaksiprosessin tavoitteena on tehostaa laitteen läpi kulkevia elektroneja. Puolijohdelaitteiden rakentamisessa käytetään epitaksikerroksia, jotka parantavat ja tekevät rakenteesta yhtenäisen.

Epitaksiprosessi mahdollistaa suuremman puhtausepitaksiaalikerroksen kasvun saman materiaalin substraatilla. Joissakin puolijohdemateriaaleissa, kuten heterojunktion bipolaariset transistorit (HBT) tai metallioksidi -puolijohde -kenttätransistorit (MOSFET), epitaksiprosessia käytetään kasvattamaan materiaalikerroksia, jotka ovat erilaisia ​​substraatista. Epitaksiprosessi mahdollistaa matalatiheyden seostetun kerroksen kasvattamisen erittäin seostetun materiaalin kerroksessa.

Epitaksiaalisten prosessien tyypit puolijohteiden valmistuksessa

Epitaksiaalisessa prosessissa kasvusuunnan määrää alla oleva substraattikide. Saostuksen toistumisesta riippuen voi olla yksi tai useampi epitaksiaalinen kerros. Epitaksiaalisilla prosesseilla voidaan muodostaa ohuita kerroksia materiaalista, joka on samanlainen tai erilainen kemialliselta koostumukseltaan ja rakenteeltaan kuin alla oleva substraatti.

Kahden tyyppisiä EPI -prosesseja
Ominaisuudet	Homoepitaksi	Heteroepitaksia
Kasvukerrokset	Epitaksiaalinen kasvukerros on sama materiaali kuin substraattikerros	Epitaksiaalinen kasvukerros on eri materiaalia kuin substraattikerros
Kiderakenne ja hila	Substraatin ja epitaksiaalikerroksen kiderakenne ja hilavakio ovat samat	Substraatin ja epitaksiaalikerroksen kiderakenne ja hilavakio ovat erilaisia
Esimerkit	Korkean puhtaan piin epitaksiaalinen kasvu piisubstraatilla	Gallium -arsenidin epitaksiaalinen kasvu piisubstraatilla
Sovellukset	Puolijohdelaitteen rakenteet, jotka vaativat eri doping -tasot tai puhtaat kalvot vähemmän puhtaalla substraateilla	Puolijohdelaitteen rakenteet, jotka vaativat erilaisia ​​materiaaleja koskevia kerroksia tai materiaalien kiteisiä kalvoja, joita ei voida saada yksittäisinä kiteinä

Kahden tyyppisiä EPI -prosesseja

OminaisuudetHomoepitaksia Heteroepitaksia

Kasvukerrokset Epitaksiaalinen kasvukerros on samaa materiaalia kuin substraattikerros Epitaksiaalinen kasvukerros on eri materiaalia kuin substraattikerros

Kiderakenne ja hila Substraatin ja epitaksiaalikerroksen kiderakenne ja hilavakio ovat samat Substraatin ja epitaksiaalikerroksen kiderakenne ja hilavakio ovat erilaisia

Esimerkkejä korkean puhtaan piin epitaksialikasvu gallium-arsenidin piin substraatin epitaksiaalisessa kasvussa pii-substraatissa

Sovellukset puolijohdealaitteen rakenteet, jotka vaativat erilaisia ​​doping -tasoja tai puhtaita kalvoja vähemmän puhtaissa substraateissa puolijohdelaitteen rakenteet, jotka vaativat eri materiaalien kerroksia tai materiaalien kiteisiä kalvoja, joita ei voida saada yhtenä kiteinä

Kahden tyyppisiä Epi-prosesseja

Ominaisuudet homoepitaxy heteroepitaksia

Kasvukerros Epitaksiaalinen kasvukerros on sama materiaali kuin substraattikerros Epitaksiaalinen kasvukerros on erilainen materiaali kuin substraattikerros

Kiderakenne ja hila Substraatin ja epitaksiaalikerroksen kiderakenne ja hilavakio ovat samat, substraatin ja epitaksiaalikerroksen kiderakenne ja hilavakio ovat erilaisia

Esimerkkejä Erittäin puhtaan piin epitaksiaalinen kasvu piisubstraatilla Galliumarsenidin epitaksiaalinen kasvu piisubstraatilla

Sovellukset puolijohdealaitteen rakenteet, jotka vaativat erilaisten doping -tason tai puhtaiden kalvojen kerroksia vähemmän puhtaissa substraateissa puolijohdelaitteen rakenteet, jotka vaativat eri materiaalien kerroksia tai rakentavat kiteisiä materiaalikalvoja, joita ei voida saada yhtenäkiteinä

Epitaksiaalisiin prosesseihin vaikuttavat tekijät puolijohteiden valmistuksessa

 

tekijät	Kuvaus
Lämpötila	Vaikuttaa epitaksiaan ja epitaksikerroksen tiheyteen. Epitaksiprosessiin vaadittava lämpötila on korkeampi kuin huoneenlämpötila ja arvo riippuu epitaksian tyypistä.
Paine	Vaikuttaa epitaksinopeuteen ja epitaksiaalikerroksen tiheyteen.
Viat	Epitaksian puutteet johtavat viallisiin kiekkoihin. Epitaksiprosessille tarvittavat fyysiset olosuhteet tulisi ylläpitää virheettömän epitaksiaalikerroksen kasvun varalta.
Haluttu asema	Epitaksiprosessin tulisi kasvaa kristallin oikeassa asennossa. Alueet, joilla kasvua ei toivottua prosessin aikana, olisi päällystettävä asianmukaisesti kasvun estämiseksi.
Itsedoping	Koska epitaksiprosessi suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, lisäaineatomit voivat saada aikaan muutoksia materiaalissa.

Tekijät kuvaus

Lämpötila vaikuttaa epitaksianopeuteen ja epitaksiaalikerroksen tiheyteen. Epitaksiprosessille vaadittu lämpötila on korkeampi kuin huoneenlämpötila ja arvo riippuu epitaksityypistä.

Paine vaikuttaa epitaksinopeuteen ja epitaksiaalikerroksen tiheyteen.

Viat Epitaksiavirheet johtavat viallisiin kiekoihin. Epitaksiprosessin edellyttämät fysikaaliset olosuhteet tulee säilyttää virheetöntä epitaksikerroksen kasvua varten.

Haluttu sijainti Epitaksiprosessin tulisi kasvaa kristallin oikeassa asennossa. Alueet, joilla kasvua ei toivottua prosessin aikana, olisi päällystettävä asianmukaisesti kasvun estämiseksi.

Itsedoppaus Koska epitaksiprosessi suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, lisäaineatomit voivat saada aikaan muutoksia materiaalissa.

Tekijäkuvaus

Lämpötila Vaikuttaa epitaksiaan ja epitaksikerroksen tiheyteen. Epitaksiprosessiin vaadittava lämpötila on korkeampi kuin huoneenlämpötila, ja arvo riippuu epitaksian tyypistä.

Paine vaikuttaa epitaksiaan ja epitaksikerroksen tiheyteen.

Epitaksin puutteet johtavat viallisiin kiekkoihin. Epitaksiprosessille vaadittavat fyysiset olosuhteet tulisi ylläpitää virheettömän epitaksiaalikerroksen kasvun varalta.

Haluttu sijainti Epitaksiprosessin tulisi kasvaa kiteen oikeaan paikkaan. Alueet, joissa kasvua ei toivota tämän prosessin aikana, tulee pinnoittaa kunnolla kasvun estämiseksi.

Itsesosoittava, koska epitaksiprosessi suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, lisäatot voivat pystyä aikaansaaamaan materiaalin muutoksia.

Epitaksiaalinen tiheys ja nopeus

Epitaksiaalisen kasvun tiheys on atomien lukumäärä materiaalin tilavuusyksikköä kohti epitaksiaalisessa kasvukerroksessa. Sellaiset tekijät kuin lämpötila, paine ja puolijohdesubstraatin tyyppi vaikuttavat epitaksiaaliseen kasvuun. Yleensä epitaksiaalikerroksen tiheys vaihtelee yllä olevien tekijöiden mukaan. Nopeutta, jolla epitaksiaalinen kerros kasvaa, kutsutaan epitaksinopeudeksi.

Jos epitaksia kasvatetaan oikeassa paikassa ja suunnassa, kasvunopeus on korkea ja päinvastoin. Samoin kuin epitaksikerroksen tiheys, epitaksinopeus riippuu myös fysikaalisista tekijöistä, kuten lämpötilasta, paineesta ja substraattimateriaalin tyypistä.

Epitaksiaalinen nopeus kasvaa korkeissa lämpötiloissa ja alhaisissa paineissa. Epitaksinopeus riippuu myös substraatin rakenteen orientaatiosta, reagoivien aineiden pitoisuudesta ja käytetystä kasvutekniikasta.

Epitaksian prosessimenetelmät

Epitaksonimenetelmiä on useita:Nestemäisen faasin epitaksi （LPE）, hybridi -höyryn faasin epitaksi, kiinteän vaiheen epitaksi,atomikerroksen laskeuma, kemiallinen höyrysaostus, molekyylisäteen epitaksi, verrataan kahta epitaksiprosessia: CVD ja MBE.

Kemiallisen höyryn laskeutumis (CVD) molekyylisäteen epitaksi (MBE)

Kemiallinen prosessi fysikaalinen prosessi

Sisältää kemiallisen reaktion, joka tapahtuu, kun kaasun esiaste kohtaa lämmitetyn substraatin kasvukammiossa tai reaktorissa, talletettava materiaali lämmitetään tyhjiöolosuhteissa

Kalvojen kasvuprosessin tarkka hallinta tarkka hallinta kasvanut kerroksen paksuuden ja koostumuksen hallinta

Sovelluksiin, jotka vaativat korkealaatuisia epitaksikerroksia Sovelluksiin, jotka vaativat erittäin hienoja epitaksikerroksia

Yleisin käytetty menetelmä Kalliimpi menetelmä

Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD)	Molekyylisuihkuepitaksi (MBE)
Kemiallinen prosessi	Fyysinen prosessi
Sisältää kemiallisen reaktion, joka tapahtuu, kun kaasun esiaste kohtaa lämmitetyn substraatin kasvukammiossa tai reaktorissa	Saostettava materiaali kuumennetaan tyhjöolosuhteissa
Ohuen kalvon kasvuprosessin tarkka hallinta	Tarkka kasvanut kerroksen paksuuden ja koostumuksen hallinta
Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat korkealaatuisia epitaksiaalikerroksia	Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat erittäin hienoja epitaksiaalikerroksia
Yleisimmin käytetty menetelmä	Kalliimpi menetelmä

Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD) Molekyylisuihkuepitaksi (MBE)

Kemiallinen prosessi fysikaalinen prosessi

Sisältää kemiallisen reaktion, joka tapahtuu, kun kaasun esiaste kohtaa lämmitetyn substraatin kasvukammiossa tai reaktorissa, talletettava materiaali lämmitetään tyhjiöolosuhteissa

Ohuen kalvon kasvuprosessin tarkka hallinta tarkka hallinta kasvanut kerroksen paksuuden ja koostumuksen hallinta

Käytetään sovelluksissa, joissa vaaditaan korkealaatuisia epitaksiaalikerroksia, joita käytetään sovelluksissa, jotka vaativat erittäin hienoja epitaksiaalikerroksia

Yleisin käytetty menetelmä Kalliimpi menetelmä

Epitaksiprosessi on kriittinen puolijohteiden valmistuksessa; se optimoi suorituskyvyn

puolijohdelaitteet ja integroidut piirit. Se on yksi puolijohdelaitteiden valmistuksen pääprosesseista, joka vaikuttaa laitteen laatuun, ominaisuuksiin ja sähköiseen suorituskykyyn.