У ланцюзі виробництва напівпровідників, особливо в ланцюжку виробництва напівпровідників третього покоління (широкозонних напівпровідників), існують підкладки таепітаксійнийшари. Яке значення маєепітаксійнийшар? Чим відрізняється підкладка від підкладки?
Субстратом є aвафельнийвиготовлені з напівпровідникових монокристалічних матеріалів. Субстрат можна безпосередньо входити ввафельнийвиробнича ланка для виробництва напівпровідникових приладів, або вона може бути обробленаепітаксійнийпроцес виробництва епітаксійних пластин. Субстратом є дновафельний(розріжте пластину, ви можете отримувати одну плашку за одною, а потім упакувати її, щоб стати легендарною мікросхемою) (насправді, нижня частина мікросхеми зазвичай покрита шаром заднього золота, який використовується як «земля» з’єднання, але він виготовлений у зворотному процесі), і основа, яка виконує всю опорну функцію (хмарочос у мікросхемі побудований на підкладці).
Епітаксія відноситься до процесу вирощування нового монокристала на монокристалічній підкладці, яка була ретельно оброблена шляхом різання, шліфування, полірування тощо. Новий монокристал може бути тим самим матеріалом, що й підкладка, або це може бути інший матеріал (гомоепітаксіальний або гетероепітаксіальний).
Оскільки новоутворений монокристалічний шар росте вздовж кристалічної фази підкладки, його називають епітаксійним шаром (зазвичай товщиною кілька мікрон. Візьмемо кремній як приклад: сенс епітаксійного росту кремнію полягає у вирощуванні шару кристала з хорошою цілісністю решітки). на кремнієвій монокристалічній підкладці з певною орієнтацією кристалів і різним питомим опором і товщиною як підкладка), а підкладка з епітаксійним шаром називається епітаксійною пластиною (епітаксіальна пластина = епітаксійний шар + підкладка). Виготовлення приладу здійснюється на епітаксіальному шарі.
Епітаксіальність поділяється на гомоепітаксіальність і гетероепітаксіальність. Гомоепітаксіальність полягає у вирощуванні на підкладці епітаксійного шару з того самого матеріалу, що й підкладка. Яке значення гомоепітаксіальності? – Підвищення стабільності та надійності продукту. Хоча гомоепітаксіальність полягає у вирощуванні епітаксійного шару з того самого матеріалу, що й підкладка, хоча матеріал той самий, він може покращити чистоту матеріалу та однорідність поверхні пластини. У порівнянні з полірованими пластинами, обробленими механічним поліруванням, підкладка, оброблена епітаксіальністю, має високу площинність поверхні, високу чистоту, менше мікродефектів і менше поверхневих домішок. Таким чином, питомий опір більш рівномірний, і легше контролювати поверхневі дефекти, такі як поверхневі частинки, дефекти упаковки та дислокації. Епітаксія не тільки покращує продуктивність продукту, але й забезпечує його стабільність і надійність.
Які переваги створення іншого шару атомів кремнію, епітаксіального на підкладці кремнієвої пластини? У кремнієвому процесі CMOS епітаксійне зростання (EPI, epitaxial) на підкладці пластини є дуже критичним етапом процесу.
1. Поліпшення якості кришталю
Початкові дефекти підкладки та забруднення: підкладка пластини може мати певні дефекти та домішки під час виробничого процесу. Зростання епітаксійного шару може генерувати на підкладці високоякісний шар монокристалічного кремнію з низьким вмістом дефектів і концентрації домішок, що дуже важливо для подальшого виготовлення пристрою. Рівномірна кристалічна структура: епітаксійне зростання може забезпечити більш однорідну кристалічну структуру, зменшити вплив меж зерен і дефектів у матеріалі підкладки, і таким чином покращити якість кристала всієї пластини.
2. Поліпшення електричних характеристик
Оптимізуйте характеристики пристрою. Нарощуючи епітаксійний шар на підкладці, можна точно контролювати концентрацію легування та тип кремнію для оптимізації електричних характеристик пристрою. Наприклад, легування епітаксійного шару може точно регулювати порогову напругу та інші електричні параметри MOSFET. Зменшення струму витоку: високоякісні епітаксійні шари мають меншу щільність дефектів, що допомагає зменшити струм витоку в пристрої, тим самим покращуючи продуктивність і надійність пристрою.
3. Підтримка розширених вузлів процесу
Зменшення розміру функцій: у менших вузлах процесу (таких як 7 нм, 5 нм) розмір функцій пристрою продовжує зменшуватися, що вимагає більш витончених і високоякісних матеріалів. Технологія епітаксіального росту може задовольнити ці вимоги та підтримувати виробництво високопродуктивних інтегральних схем із високою щільністю. Покращення напруги пробою: епітаксійний шар може бути розроблений таким чином, щоб мати вищу напругу пробою, що є критичним для виробництва потужних і високовольтних пристроїв. Наприклад, в енергетичних пристроях епітаксійний шар може збільшити напругу пробою пристрою та збільшити безпечний робочий діапазон.
4. Сумісність процесів і багатошарова структура
Багатошарова структура: технологія епітаксійного росту дозволяє вирощувати багатошарові структури на підкладці, і різні шари можуть мати різні концентрації та типи допінгів. Це дуже корисно для виготовлення складних пристроїв CMOS і досягнення тривимірної інтеграції. Сумісність: процес епітаксійного нарощування дуже сумісний із існуючими виробничими процесами CMOS і може бути легко інтегрований у існуючі виробничі процеси без суттєвої зміни технологічних ліній.
Час публікації: 16 липня 2024 р