Што е процес на полупроводничка епитаксија?

Идеално е да се изградат интегрирани кола или полупроводнички уреди на совршен кристален основен слој. Наепитаксија(epi) процесот во производството на полупроводници има за цел да депонира фин еднокристален слој, обично околу 0,5 до 20 микрони, на еднокристална подлога. Процесот на епитаксијата е важен чекор во производството на полупроводнички уреди, особено во производството на силиконски нафора.

Процес на епитаксија (епи) во производството на полупроводници

Преглед на епитаксија во производството на полупроводници

Што е тоа Процесот на епитаксија (епи) во производството на полупроводници овозможува раст на тенок кристален слој во дадена ориентација на врвот на кристална подлога.

Цел Во производството на полупроводници, целта на процесот на епитаксијата е да се направи електроните да се транспортираат поефикасно низ уредот. Во конструкцијата на полупроводнички уреди, слоевите на епитаксии се вклучени за да се рафинира и да се направи структурата униформа.

Процесот наепитаксијапроцесот овозможува раст на епитаксијални слоеви со поголема чистота на подлога од истиот материјал. Кај некои полупроводнички материјали, како што се хетероврзувачки биполарни транзистори (HBT) или транзистори со ефект на поле со полупроводнички метални оксиди (MOSFET), процесот на епитаксијата се користи за да се развие слој материјал различен од подлогата. Тоа е процесот на епитаксијата што овозможува да расте допинг слој со мала густина на слој од високо допингуван материјал.

Преглед на процесот на епитаксија во производството на полупроводници

Што е тоа Процесот на епитаксија (епи) во производството на полупроводници овозможува раст на тенок кристален слој во дадена ориентација на врвот на кристална подлога.

Целта во производството на полупроводници, целта на процесот на епитаксијата е да ги направи електроните транспортирани низ уредот поефикасно. Во конструкцијата на полупроводнички уреди, слоевите на епитаксии се вклучени за да се рафинира и да се направи структурата униформа.

Процесот на епитаксијата овозможува растење на епитаксијални слоеви со поголема чистота на подлога од истиот материјал. Во некои полупроводнички материјали, како што се хетероврзувачки биполарни транзистори (HBT) или транзистори со ефект на поле со полупроводнички метални оксиди (MOSFET), процесот на епитаксијата се користи за растење на слој материјал различен од подлогата. Тоа е процесот на епитаксијата што овозможува да расте допинг слој со мала густина на слој од високо допингуван материјал.

Видови епитаксијални процеси во производството на полупроводници

Во епитаксијалниот процес, насоката на раст се одредува од кристалот на подлогата. Во зависност од повторувањето на таложењето, може да има еден или повеќе епитаксијални слоеви. Епитаксијалните процеси може да се користат за да се формираат тенки слоеви материјал кој е ист или различен по хемиски состав и структура од основната подлога.

Два типа на Epi процеси

КарактеристикиХомоепитаксија Хетероепитаксија

Слоеви за раст Епитаксијалниот слој на раст е ист материјал како и слојот на подлогата Епитаксијалниот слој за раст е различен материјал од слојот на подлогата

Кристалната структура и решетка Кристалната структура и константата на решетката на подлогата и епитаксијалниот слој се исти Кристалната структура и константата на решетката на подлогата и епитаксијалниот слој се различни

Примери Епитаксијален раст на силициум со висока чистота на силициумска подлога Епитаксијален раст на галиум арсенид на силициумска подлога

Апликации Структури на полупроводнички уреди кои бараат слоеви со различни нивоа на допинг или чисти филмови на помалку чисти подлоги Структури на полупроводнички уреди кои бараат слоеви од различни материјали или градење кристални филмови од материјали кои не можат да се добијат како единечни кристали

Два типа на Epi процеси

Карактеристики Хомеепитаксија Хетероепитаксија

Слој за раст Епитаксијалниот слој за раст е ист материјал како и слојот на подлогата Епитаксијалниот слој за раст е различен материјал од слојот на подлогата

Кристалната структура и решетка Кристалната структура и константата на решетката на подлогата и епитаксијалниот слој се исти Кристалната структура и константата на решетката на подлогата и епитаксијалниот слој се различни

Примери Епитаксијален раст на силициум со висока чистота на силиконски супстрат Епитаксијален раст на галиум арсенид на силициумска подлога

Апликации Структури на полупроводнички уреди кои бараат слоеви со различни нивоа на допинг или чисти филмови на помалку чисти подлоги Структури на полупроводнички уреди кои бараат слоеви од различни материјали или градат кристални филмови од материјали што не можат да се добијат како единечни кристали

Фактори кои влијаат на епитаксијалните процеси во производството на полупроводници

Опис на фактори

Температура Влијае на стапката на епитаксијата и густината на епитаксијалниот слој. Температурата потребна за процесот на епитаксијата е повисока од собната температура и вредноста зависи од видот на епитаксијата.

Притисок Влијае на стапката на епитаксијата и густината на епитаксијалниот слој.

Дефекти Дефектите во епитаксијата доведуваат до неисправни наполитанки. Физичките услови потребни за процесот на епитаксијата треба да се одржуваат за раст на епитаксијалниот слој без дефекти.

Посакувана положба Процесот на епитаксијата треба да расте на правилната положба на кристалот. Областите каде што не е посакуван раст во текот на процесот треба да бидат соодветно обложени за да се спречи растот.

Самодопинг Бидејќи процесот на епитаксијата се изведува на високи температури, допантните атоми можеби ќе можат да предизвикаат промени во материјалот.

Опис на фактор

Температура Влијае на стапката на епитаксијата и густината на епитаксиалниот слој. Температурата потребна за епитаксијалниот процес е повисока од собната температура, а вредноста зависи од видот на епитаксијата.

Притисокот влијае на стапката на епитаксијата и густината на епитаксијалниот слој.

Дефекти Дефектите во епитаксијата доведуваат до неисправни наполитанки. Физичките услови потребни за процесот на епитаксијата треба да се одржуваат за раст на епитаксијалниот слој без дефекти.

Посакувана локација Процесот на епитаксијата треба да расте на вистинската локација на кристалот. Областите каде што не е посакуван раст во текот на овој процес треба да бидат соодветно обложени за да се спречи растот.

Самодопинг Бидејќи процесот на епитаксијата се изведува на високи температури, допантните атоми може да можат да предизвикаат промени во материјалот.

Епитаксијална густина и брзина

Густината на епитаксијалниот раст е бројот на атоми по единица волумен на материјалот во слојот на епитаксијален раст. Фактори како што се температурата, притисокот и типот на полупроводничка подлога влијаат на епитаксиалниот раст. Општо земено, густината на епитаксијалниот слој варира во зависност од горенаведените фактори. Брзината со која расте епитаксијалниот слој се нарекува стапка на епитаксија.

Ако епитаксијата се одгледува на соодветна локација и ориентација, стапката на раст ќе биде висока и обратно. Слично на густината на епитаксијалниот слој, стапката на епитаксијата зависи и од физичките фактори како што се температурата, притисокот и типот на материјалот на подлогата.

Епитаксијалната стапка се зголемува при високи температури и низок притисок. Стапката на епитаксија зависи и од ориентацијата на структурата на подлогата, концентрацијата на реактантите и употребената техника на раст.

Методи на процесот на епитаксија

Постојат неколку методи на епитаксија:течна фаза епитаксија (LPE), хибридна епитаксија на пареа фаза, епитаксија на цврста фаза,таложење на атомски слој, хемиско таложење на пареа, епитаксија на молекуларен зрак, итн. Да споредиме два процеса на епитаксијата: CVD и MBE.

Хемиско таложење на пареа (CVD) Молекуларна епитаксија на зрак (MBE)

Хемиски процес Физички процес

Вклучува хемиска реакција која се јавува кога прекурсор на гас ќе се сретне со загреана подлога во комора за раст или реактор Материјалот што треба да се депонира се загрева во услови на вакуум

Прецизна контрола на процесот на растење на филмот Прецизна контрола на дебелината и составот на израснатиот слој

За апликации кои бараат висококвалитетни епитаксијални слоеви За апликации кои бараат исклучително фини епитаксијални слоеви

Најчесто користен метод Поскап метод

Хемиски процес Физички процес

Вклучува хемиска реакција која се јавува кога прекурсор на гас ќе се сретне со загреана подлога во комора за раст или реактор Материјалот што треба да се депонира се загрева во услови на вакуум

Прецизна контрола на процесот на растење на тенок филм Прецизна контрола на дебелината и составот на израснатиот слој

Се користи во апликации кои бараат висококвалитетни епитаксијални слоеви Се користи во апликации кои бараат исклучително фини епитаксијални слоеви

Најчесто користен метод Поскап метод

Процесот на епитаксија е критичен во производството на полупроводници; ги оптимизира перформансите на

полупроводнички уреди и интегрирани кола. Тој е еден од главните процеси во производството на полупроводнички уреди што влијае на квалитетот, карактеристиките и електричните перформанси на уредот.