Na cadea da industria de semicondutores, especialmente na cadea da industria de semicondutores de terceira xeración (semicondutores de banda ampla), hai substratos eepitaxialcapas. Cal é o significado doepitaxialcapa? Cal é a diferenza entre o substrato e o substrato?
O substrato é ahostiafeita de materiais semicondutores monocristais. O substrato pode entrar directamente nohostiaenlace de fabricación para producir dispositivos semicondutores, ou pode ser procesado porepitaxialproceso para producir obleas epitaxiais. O substrato é o fondo dohostia(corta a oblea, podes conseguir un troquel tras outro e, a continuación, empaquetalo para converterse no chip lendario) (de feito, a parte inferior do chip adoita estar chapada cunha capa de ouro traseiro, que se usa como conexión "terra"). pero faise no proceso posterior), e a base que leva toda a función de soporte (o rañaceos do chip está construído sobre o substrato).
A epitaxia refírese ao proceso de crecemento dun novo cristal único nun substrato de cristal único que foi coidadosamente procesado mediante corte, moenda, pulido, etc. O novo cristal único pode ser o mesmo material que o substrato ou pode ser un material diferente. (homoepitaxial ou heteroepitaxial).
Dado que a capa de cristal único recén formada crece ao longo da fase cristalina do substrato, chámase capa epitaxial (xeralmente de varias micras de espesor. Tome o silicio como exemplo: o significado do crecemento epitaxial de silicio é facer crecer unha capa de cristal cunha boa integridade da estrutura reticular). nun substrato de cristal único de silicio cunha certa orientación de cristal e diferente resistividade e grosor como o substrato), e o substrato coa capa epitaxial chámase oblea epitaxial (oblea epitaxial = capa epitaxial + substrato). A fabricación do dispositivo realízase na capa epitaxial.
A epitaxialidade divídese en homoepitaxialidade e heteroepitaxialidade. A homoepitaxialidade consiste en facer crecer unha capa epitaxial do mesmo material que o substrato sobre o substrato. Cal é o significado da homoepitaxialidade? – Mellorar a estabilidade e fiabilidade do produto. Aínda que a homoepitaxialidade consiste en facer crecer unha capa epitaxial do mesmo material que o substrato, aínda que o material é o mesmo, pode mellorar a pureza do material e a uniformidade da superficie da oblea. En comparación coas obleas pulidas procesadas por pulido mecánico, o substrato procesado por epitaxialidade ten unha elevada planitude superficial, unha alta limpeza, menos microdefectos e menos impurezas na superficie. Polo tanto, a resistividade é máis uniforme e é máis fácil controlar os defectos da superficie como partículas de superficie, fallas de apilado e dislocacións. Epitaxy non só mellora o rendemento do produto, senón que tamén garante a estabilidade e fiabilidade do produto.
Cales son os beneficios de facer outra capa de átomos de silicio epitaxiais sobre o substrato da oblea de silicio? No proceso de silicio CMOS, o crecemento epitaxial (EPI, epitaxial) no substrato da oblea é un paso do proceso moi crítico.
1. Mellora a calidade do cristal
Defectos e impurezas iniciais do substrato: o substrato da oblea pode ter certos defectos e impurezas durante o proceso de fabricación. O crecemento da capa epitaxial pode xerar unha capa de silicio monocristalino de alta calidade, baixo defecto e concentración de impurezas no substrato, o que é moi importante para a fabricación posterior do dispositivo. Estrutura cristalina uniforme: o crecemento epitaxial pode garantir unha estrutura cristalina máis uniforme, reducir a influencia dos límites dos grans e os defectos no material do substrato e mellorar así a calidade do cristal de toda a oblea.
2. Mellorar o rendemento eléctrico
Optimizar as características do dispositivo: ao facer crecer unha capa epitaxial no substrato, a concentración de dopaxe e o tipo de silicio pódense controlar con precisión para optimizar o rendemento eléctrico do dispositivo. Por exemplo, a dopaxe da capa epitaxial pode axustar con precisión a tensión de limiar e outros parámetros eléctricos do MOSFET. Reducir a corrente de fuga: as capas epitaxiais de alta calidade teñen menor densidade de defectos, o que axuda a reducir a corrente de fuga no dispositivo, mellorando así o rendemento e a fiabilidade do dispositivo.
3. Soporta nós de procesos avanzados
Reducir o tamaño da función: nos nodos de proceso máis pequenos (como 7nm, 5nm), o tamaño da función do dispositivo segue a diminuír, polo que se requiren materiais máis refinados e de alta calidade. A tecnoloxía de crecemento epitaxial pode cumprir estes requisitos e soportar a fabricación de circuítos integrados de alto rendemento e alta densidade. Mellorar a tensión de avaría: a capa epitaxial pódese deseñar para ter unha maior tensión de avaría, o que é fundamental para a fabricación de dispositivos de alta potencia e alta tensión. Por exemplo, nos dispositivos de enerxía, a capa epitaxial pode aumentar a tensión de avaría do dispositivo e aumentar o rango de operación seguro.
4. Compatibilidade de procesos e estrutura multicapa
Estrutura multicapa: a tecnoloxía de crecemento epitaxial permite que se cultiven estruturas multicapa nun substrato e as diferentes capas poden ter diferentes concentracións e tipos de dopaxe. Isto é moi útil para fabricar dispositivos CMOS complexos e conseguir unha integración tridimensional. Compatibilidade: o proceso de crecemento epitaxial é altamente compatible cos procesos de fabricación CMOS existentes e pódese integrar facilmente nos procesos de fabricación existentes sen modificar significativamente as liñas de proceso.
Hora de publicación: 16-Xul-2024