У ланцу индустрије полупроводника, посебно у ланцу индустрије полупроводника треће генерације (полупроводници са широким размаком), постоје супстрати иепитаксијалнеслојева. Какав је значајепитаксијалнеслој? Која је разлика између подлоге и супстрата?
Супстрат је авафернаправљен од полупроводничких монокристалних материјала. Супстрат може директно да уђе уваферпроизводна веза за производњу полупроводничких уређаја, или се може обрадитиепитаксијалнепроцес за производњу епитаксијалних плочица. Подлога је дновафер(исеците плочицу, можете добити једну коцкицу за другом, а затим је паковати да постане легендарни чип) (у ствари, дно чипа је углавном прекривено слојем задњег злата, који се користи као „уземљена“ веза, али се прави у позадинском процесу), а основа која носи целокупну функцију подршке (небодер у чипу је изграђен на подлози).
Епитаксија се односи на процес узгоја новог монокристала на супстрату од једног кристала који је пажљиво обрађен резањем, брушењем, полирањем итд. Нови монокристал може бити исти материјал као подлога или може бити другачији материјал (хомоепитаксијални или хетероепитаксиални).
Пошто новоформирани монокристални слој расте дуж кристалне фазе супстрата, назива се епитаксијални слој (обично дебљине неколико микрона. Узмимо силицијум као пример: значење епитаксијалног раста силицијума је да расте слој кристала са добрим интегритетом структуре решетке на силицијумској монокристалној подлози са одређеном оријентацијом кристала и различитом отпорношћу и дебљином као подлога), а супстрат са епитаксијалним слојем назива се епитаксијална плочица (епитаксијална плочица = епитаксијални слој + супстрат). Производња уређаја се врши на епитаксијалном слоју.
Епитаксијалност се дели на хомоепитаксијалност и хетероепитаксијалност. Хомоепитаксијалност је узгој епитаксијалног слоја од истог материјала као и супстрат на подлози. Какав је значај хомоепитаксијалности? – Побољшајте стабилност и поузданост производа. Иако је хомоепитаксијалност стварање епитаксијалног слоја од истог материјала као и супстрат, иако је материјал исти, може побољшати чистоћу материјала и униформност површине плочице. У поређењу са полираним плочицама обрађеним механичким полирањем, супстрат обрађен епитаксијалношћу има високу равност површине, високу чистоћу, мање микро дефеката и мање површинских нечистоћа. Због тога је отпор уједначенији и лакше је контролисати површинске дефекте као што су површинске честице, грешке слагања и дислокације. Епитаксија не само да побољшава перформансе производа, већ и обезбеђује стабилност и поузданост производа.
Које су предности постављања другог слоја атома силицијума епитаксија на подлогу силицијумске плочице? У ЦМОС силицијумском процесу, епитаксијални раст (ЕПИ, епитаксијални) на подлози плочице је веома критичан корак процеса.
1. Побољшајте квалитет кристала
Иницијални дефекти и нечистоће подлоге: Подлога плочице може имати одређене недостатке и нечистоће током процеса производње. Раст епитаксијалног слоја може да генерише висококвалитетни слој монокристалног силикона са ниским дефектом и концентрацијом нечистоћа на подлози, што је веома важно за каснију производњу уређаја. Уједначена кристална структура: Епитаксијални раст може обезбедити уједначенију кристалну структуру, смањити утицај граница зрна и дефеката у материјалу супстрата, и на тај начин побољшати квалитет кристала целе плочице.
2. Побољшајте електричне перформансе
Оптимизујте карактеристике уређаја: Узгајањем епитаксијалног слоја на подлози, концентрација допинга и врста силицијума могу се прецизно контролисати како би се оптимизовале електричне перформансе уређаја. На пример, допинг епитаксијалног слоја може прецизно подесити гранични напон и друге електричне параметре МОСФЕТ-а. Смањите струју цурења: Висококвалитетни епитаксијални слојеви имају мању густину дефеката, што помаже у смањењу струје цурења у уређају, чиме се побољшавају перформансе и поузданост уређаја.
3. Подршка напредним процесним чворовима
Смањење величине функције: У мањим процесним чворовима (као што су 7нм, 5нм), величина функције уређаја наставља да се смањује, захтевајући префињеније и квалитетније материјале. Епитаксијална технологија раста може да испуни ове захтеве и подржи производњу интегрисаних кола високих перформанси и високе густине. Побољшајте напон пробоја: епитаксијални слој може бити дизајниран тако да има већи напон пробоја, што је критично за производњу уређаја велике снаге и високог напона. На пример, код уређаја за напајање, епитаксијални слој може повећати пробојни напон уређаја и повећати сигуран радни опсег.
4. Компатибилност процеса и вишеслојна структура
Вишеслојна структура: Технологија епитаксијалног раста омогућава да се вишеслојне структуре узгајају на подлози, а различити слојеви могу имати различите концентрације и типове допинга. Ово је веома корисно за производњу сложених ЦМОС уређаја и постизање тродимензионалне интеграције. Компатибилност: Процес епитаксијалног раста је веома компатибилан са постојећим ЦМОС производним процесима и може се лако интегрисати у постојеће производне процесе без значајне модификације процесних линија.
Време поста: 16. јул 2024