I halvlederindustrikjeden, spesielt i tredjegenerasjons halvlederindustrikjeden (wide bandgap semiconductor), er det substrater ogepitaksiallag. Hva er betydningen avepitaksiallag? Hva er forskjellen mellom underlaget og underlaget?
Underlaget er enoblatlaget av halvledere enkrystallmaterialer. Substratet kan gå direkte inn ioblatproduksjonskobling for å produsere halvlederenheter, eller den kan behandles avepitaksialprosess for å produsere epitaksiale wafere. Underlaget er bunnen avoblat(kutt opp waferen, du kan få den ene terningen etter den andre, og deretter pakke den for å bli den legendariske brikken) (faktisk er bunnen av brikken vanligvis belagt med et lag av bakgull, brukt som en "jord" forbindelse, men den er laget i bakprosessen), og basen som bærer hele støttefunksjonen (skyskraperen i brikken er bygget på underlaget).
Epitaksi refererer til prosessen med å dyrke en ny enkeltkrystall på et enkeltkrystallsubstrat som har blitt nøye behandlet ved kutting, sliping, polering osv. Den nye enkeltkrystallen kan være det samme materialet som underlaget, eller det kan være et annet materiale (homoepitaksial eller heteroepitaksial).
Siden det nydannede enkeltkrystalllaget vokser langs substratkrystallfasen, kalles det et epitaksielt lag (vanligvis flere mikron tykt. Ta silisium som et eksempel: betydningen av silisiumepitaksial vekst er å vokse et lag av krystall med god gitterstrukturintegritet på et silisium enkrystallsubstrat med en viss krystallorientering og forskjellig resistivitet og tykkelse som substratet), og substratet med det epitaksiale laget kalles en epitaksial wafer (epitaksial wafer = epitaksial lag + substrat). Enhetsproduksjon utføres på det epitaksiale laget.
Epitaksialitet er delt inn i homoepitaksialitet og heteroepitaksialitet. Homoepitaksialitet er å dyrke et epitaksielt lag av samme materiale som underlaget på underlaget. Hva er betydningen av homoepitaksialitet? – Forbedre produktstabilitet og pålitelighet. Selv om homoepitaksialitet er å vokse et epitaksielt lag av det samme materialet som underlaget, selv om materialet er det samme, kan det forbedre materialrenheten og jevnheten til waferoverflaten. Sammenlignet med de polerte skivene behandlet ved mekanisk polering, har substratet behandlet ved epitaksialitet høy overflateflathet, høy renhet, færre mikrodefekter og færre overflateurenheter. Derfor er resistiviteten mer jevn, og det er lettere å kontrollere overflatedefekter som overflatepartikler, stablingsfeil og dislokasjoner. Epitaxy forbedrer ikke bare produktytelsen, men sikrer også produktstabilitet og pålitelighet.
Hva er fordelene med å lage et nytt lag med silisiumatomer epitaksialt på silisiumwafer-substratet? I CMOS-silisiumprosessen er epitaksial vekst (EPI, epitaksial) på wafersubstratet et svært kritisk prosesstrinn.
1. Forbedre krystallkvaliteten
Innledende substratdefekter og urenheter: Wafersubstratet kan ha visse defekter og urenheter under produksjonsprosessen. Veksten av det epitaksiale laget kan generere et enkeltkrystallinsk silisiumlag av høy kvalitet, lav-defekt og urenhetskonsentrasjon på underlaget, noe som er svært viktig for etterfølgende enhetsproduksjon. Ensartet krystallstruktur: Epitaksial vekst kan sikre en mer jevn krystallstruktur, redusere påvirkningen av korngrenser og defekter i underlagsmaterialet, og dermed forbedre krystallkvaliteten til hele waferen.
2. Forbedre elektrisk ytelse
Optimaliser enhetens egenskaper: Ved å dyrke et epitaksielt lag på underlaget, kan dopingkonsentrasjonen og typen av silisium kontrolleres nøyaktig for å optimalisere den elektriske ytelsen til enheten. For eksempel kan dopingen av det epitaksiale laget nøyaktig justere terskelspenningen og andre elektriske parametere til MOSFET. Reduser lekkasjestrøm: Epitaksiale lag av høy kvalitet har lavere defekttetthet, noe som bidrar til å redusere lekkasjestrømmen i enheten, og dermed forbedre ytelsen og påliteligheten til enheten.
3. Støtt avanserte prosessnoder
Redusere funksjonsstørrelse: I mindre prosessnoder (som 7nm, 5nm), fortsetter enhetens funksjonsstørrelse å krympe, noe som krever mer raffinerte materialer av høy kvalitet. Epitaksial vekstteknologi kan oppfylle disse kravene og støtte produksjon av integrerte kretser med høy ytelse og høy tetthet. Forbedre nedbrytningsspenning: Det epitaksiale laget kan utformes for å ha en høyere nedbrytningsspenning, noe som er avgjørende for produksjon av høyeffekts- og høyspentenheter. For eksempel, i kraftenheter, kan det epitaksiale laget øke sammenbruddsspenningen til enheten og øke det sikre driftsområdet.
4. Prosesskompatibilitet og flerlagsstruktur
Flerlagsstruktur: Epitaksial vekstteknologi gjør at flerlagsstrukturer kan dyrkes på et underlag, og ulike lag kan ha ulike dopingkonsentrasjoner og typer. Dette er veldig nyttig for å produsere komplekse CMOS-enheter og oppnå tredimensjonal integrasjon. Kompatibilitet: Den epitaksiale vekstprosessen er svært kompatibel med eksisterende CMOS-produksjonsprosesser og kan enkelt integreres i eksisterende produksjonsprosesser uten å vesentlig endre prosesslinjene.
Innleggstid: 16-jul-2024