V reťazci polovodičového priemyslu, najmä v priemyselnom reťazci polovodičov tretej generácie (polovodič so širokým pásmovým odstupom), existujú substráty aepitaxnévrstvy. Aký je významepitaxnévrstva? Aký je rozdiel medzi substrátom a substrátom?
Substrát je aoblátkavyrobené z polovodičových monokryštálových materiálov. Substrát môže priamo vstúpiť dooblátkavýrobný odkaz na výrobu polovodičových súčiastok, alebo ho možno spracovať pomocouepitaxnéproces výroby epitaxných plátkov. Substrát je spodná časťoblátka(odrežte plátok, môžete získať jednu kocku za druhou a potom ju zabaliť, aby sa stala legendárnym čipom) (v skutočnosti je spodná časť čipu zvyčajne pokrytá vrstvou zadného zlata, ktorá sa používa ako „zemné“ spojenie, ale vyrába sa spätným procesom) a základňa, ktorá nesie celú nosnú funkciu (mrakodrap v čipe je postavený na substráte).
Epitaxia označuje proces pestovania nového monokryštálu na monokryštálovom substráte, ktorý bol starostlivo spracovaný rezaním, brúsením, leštením atď. Nový monokryštál môže byť rovnaký materiál ako substrát alebo to môže byť iný materiál (homoepitaxiálne alebo heteroepitaxiálne).
Keďže novovytvorená vrstva monokryštálu rastie pozdĺž kryštálovej fázy substrátu, nazýva sa epitaxná vrstva (zvyčajne hrubá niekoľko mikrónov. Ako príklad si vezmite kremík: významom epitaxného rastu kremíka je rast vrstvy kryštálu s dobrou integritou mriežkovej štruktúry na kremíkovom monokryštálovom substráte s určitou orientáciou kryštálov a rozdielnym odporom a hrúbkou ako substrát) a substrát s epitaxiálnou vrstvou sa nazýva epitaxný plátok (epitaxiálny plátok = epitaxná vrstva + substrát). Výroba zariadenia sa uskutočňuje na epitaxiálnej vrstve.
Epitaxialitu delíme na homoepitaxialitu a heteroepitaxialitu. Homoepitaxialita je rast epitaxnej vrstvy z rovnakého materiálu ako substrát na substráte. Aký význam má homoepitaxia? – Zlepšite stabilitu a spoľahlivosť produktu. Hoci homoepitaxia znamená rast epitaxnej vrstvy z rovnakého materiálu ako substrát, hoci materiál je rovnaký, môže zlepšiť čistotu materiálu a jednotnosť povrchu plátku. V porovnaní s leštenými plátkami spracovanými mechanickým leštením má substrát spracovaný epitaxiou vysokú rovinnosť povrchu, vysokú čistotu, menej mikrodefektov a menej povrchových nečistôt. Preto je merný odpor rovnomernejší a je ľahšie kontrolovať povrchové defekty, ako sú povrchové častice, stohovacie chyby a dislokácie. Epitaxia nielen zlepšuje výkon produktu, ale zabezpečuje aj stabilitu a spoľahlivosť produktu.
Aké sú výhody vytvorenia ďalšej vrstvy atómov kremíka epitaxnej na substráte kremíkovej doštičky? V kremíkovom procese CMOS je epitaxný rast (EPI, epitaxný) na doštičkovom substráte veľmi kritickým krokom procesu.
1. Zlepšite kvalitu krištáľu
Počiatočné chyby substrátu a nečistoty: Substrát plátku môže mať počas výrobného procesu určité chyby a nečistoty. Rast epitaxiálnej vrstvy môže generovať vysokokvalitnú monokryštalickú kremíkovú vrstvu s nízkymi chybami a koncentráciou nečistôt na substráte, čo je veľmi dôležité pre následnú výrobu zariadenia. Jednotná kryštálová štruktúra: Epitaxný rast môže zabezpečiť rovnomernejšiu kryštálovú štruktúru, znížiť vplyv hraníc zŕn a defektov v materiáli substrátu, a tým zlepšiť kvalitu kryštálov celého plátku.
2. Zlepšite elektrický výkon
Optimalizujte vlastnosti zariadenia: Rastom epitaxnej vrstvy na substráte možno presne kontrolovať koncentráciu dopingu a typ kremíka, aby sa optimalizoval elektrický výkon zariadenia. Napríklad dopovanie epitaxnej vrstvy môže presne upraviť prahové napätie a ďalšie elektrické parametre MOSFET. Znížte zvodový prúd: Vysokokvalitné epitaxné vrstvy majú nižšiu hustotu defektov, čo pomáha znižovať zvodový prúd v zariadení, čím sa zlepšuje výkon a spoľahlivosť zariadenia.
3. Podpora pokročilých procesných uzlov
Zmenšenie veľkosti prvkov: V menších procesných uzloch (napríklad 7nm, 5nm) sa veľkosť prvkov zariadenia naďalej zmenšuje, čo si vyžaduje rafinovanejšie a vysokokvalitné materiály. Technológia epitaxného rastu dokáže splniť tieto požiadavky a podporovať vysokovýkonnú a vysokohustotnú výrobu integrovaných obvodov. Zlepšenie prierazného napätia: Epitaxná vrstva môže byť navrhnutá tak, aby mala vyššie prierazné napätie, čo je rozhodujúce pre výrobu vysokovýkonných a vysokonapäťových zariadení. Napríklad v napájacích zariadeniach môže epitaxná vrstva zvýšiť prierazné napätie zariadenia a zvýšiť bezpečný prevádzkový rozsah.
4. Kompatibilita procesov a viacvrstvová štruktúra
Viacvrstvová štruktúra: Technológia epitaxného rastu umožňuje pestovanie viacvrstvových štruktúr na substráte a rôzne vrstvy môžu mať rôzne koncentrácie a typy dopingu. To je veľmi užitočné pri výrobe zložitých zariadení CMOS a dosahovaní trojrozmernej integrácie. Kompatibilita: Proces epitaxného rastu je vysoko kompatibilný s existujúcimi výrobnými procesmi CMOS a možno ho jednoducho integrovať do existujúcich výrobných procesov bez výraznej úpravy výrobných liniek.
Čas odoslania: 16. júla 2024