Mis on pooljuhtide epitaksia protsess?

Ideaalne on ehitada integreeritud vooluringid või pooljuhtide seadmed täiuslikule kristalse aluse kihile. Selleepitaksia(epi) pooljuhtide valmistamise protsessi eesmärk on sadestada peen ühekristalliline kiht, tavaliselt umbes 0,5–20 mikronit, ühekristallilisele substraadile. Epitaksiprotsess on oluline samm pooljuhtseadmete valmistamisel, eriti räniplaatide valmistamisel.

Epitaksia (epi) protsess pooljuhtide tootmises

Ülevaade epitaksist pooljuhtide tootmises
Mis see on	Epitaksia (epi) protsess pooljuhtide valmistamisel võimaldab õhukese kristallilise kihi kasvatamist kindlas orientatsioonis kristalse substraadi peal.
Eesmärk	Pooljuhtide tootmisel on epitaxy protsessi eesmärk muuta elektronid seadme kaudu tõhusamalt transportima. Pooljuhtide seadmete ehitamisel on epitaksia kihid kaasatud, et täpsustada ja muuta struktuur ühtlaselt.
Protsess	Epitaksimisprotsess võimaldab kasvatada samast materjalist substraadil kõrgema puhtusastmega epitaksiaalseid kihte. Mõnes pooljuhtmaterjalis, nagu heterotransistoride bipolaarsed transistorid (HBT) või metalloksiid-pooljuhtväljatransistorid (MOSFET), kasutatakse epitaksiprotsessi substraadist erineva materjalikihi kasvatamiseks. See on epitaksia protsess, mis võimaldab kasvatada madala tihedusega legeeritud kihti tugevalt legeeritud materjali kihile.

Ülevaade epitaksist pooljuhtide tootmises

Mis on pooljuhtide tootmises epitaksia (EPI) protsess võimaldab õhukese kristalse kihi kasvu antud orientatsioonis kristalse substraadi peale.

Eesmärk pooljuhtide tootmisel on epitaxy protsessi eesmärk muuta elektronid seadme kaudu tõhusamalt transportima. Pooljuhtide seadmete ehitamisel on epitaksia kihid kaasatud, et täpsustada ja muuta struktuur ühtlaselt.

TöötleepitaksiaSee protsess võimaldab kasvatada samast materjalist substraadil kõrgema puhtusastmega epitaksiaalseid kihte. Mõnes pooljuhtmaterjalis, nagu heterotransistoride bipolaarsed transistorid (HBT) või metalloksiid-pooljuhtväljatransistorid (MOSFET), kasutatakse epitaksiprotsessi substraadist erineva materjalikihi kasvatamiseks. See on epitaksia protsess, mis võimaldab kasvatada madala tihedusega legeeritud kihti tugevalt legeeritud materjali kihile.

Ülevaade epitaksiprotsessist pooljuhtide tootmises

Mis on pooljuhtide tootmises epitaksia (EPI) protsess, võimaldab õhukese kristalse kihi kasvu antud orientatsioonis kristalse substraadi peal.

Eesmärk pooljuhtide tootmisel on epitaxy protsessi eesmärk muuta seadme kaudu elektronid tõhusamaks. Pooljuhtide seadmete ehitamisel on epitaksia kihid kaasatud, et täpsustada ja muuta struktuur ühtlaselt.

Epitaksia protsess võimaldab sama materjali substraadil kõrgema puhtuse epitaksiaalsete kihtide kasvu. Mõnedes pooljuhtmaterjalides, näiteks heterojunktsioonide bipolaarsed transistorid (HBT) või metalloksiidi pooljuhtide väljatransistorid (MOSFET), kasutatakse epitaksia protsessi substraadist erineva materjali kihi kasvatamiseks. See on epitaksia protsess, mis võimaldab kasvatada madala tihedusega legeeritud kihti väga legeeritud materjali kihil.

Epitaksiaalsete protsesside tüübid pooljuhtide tootmisel

Epitaksiaalses protsessis määratakse kasvu suund aluspinna kristall. Sõltuvalt sadestumise kordamisest võib olla üks või mitu epitaksiaalset kihti. Epitaksiaalseid protsesse saab kasutada õhukeste materjali kihtide moodustamiseks, mis on keemilises koostis ja struktuuris sama või erinev aluspinnast.

Kaks tüüpi Epi protsesse
Omadused	Homoepitaksia	Heteroepitaksia
Kasvukihid	Epitaksiaalne kasvukiht on sama materjal kui substraadi kiht	Epitaksiaalne kasvukiht on substraadikihist erinev materjal
Kristallstruktuur ja võre	Substraadi ja epitaksiaalse kihi kristallstruktuur ja võrekonstant on samad	Substraadi ja epitaksiaalse kihi kristallstruktuur ja võrekonstant on erinevad
Näited	Kõrge puhtusastmega räni epitaksiaalne kasv ränisubstraadil	Gallium arseniidi epitaksiaalne kasv räni substraadil
Rakendused	Pooljuhtide seadme struktuurid, mis nõuavad erinevate dopingutasemete kihte või puhtaid kileid vähem puhastel substraatidel	Pooljuhtseadiste struktuurid, mis nõuavad erinevate materjalide kihte või kristallkilede ehitamist materjalidest, mida ei saa monokristallidena saada

Kahte tüüpi EPI protsesse

OmadusedHomoepitaksia Heteroepitaksia

Kasvukihid Epitaksiaalne kasvukiht on sama materjal kui substraadi kiht Epitaksiaalne kasvukiht on substraadi kihist erinev materjal

Kristalli struktuur ja võre Substraadi ja epitaksiaalse kihi kristallstruktuur ja võrekonstant on samad Substraadi ja epitaksiaalse kihi kristallstruktuur ja võrekonstant on erinevad

Näited Kõrge puhtusastmega räni epitaksiaalne kasv ränisubstraadil Galliumarseniidi epitaksiaalne kasv ränisubstraadil

Kasutusalad Pooljuhtseadiste struktuurid, mis nõuavad erineva dopingutasemega kihte või puhtaid kilesid vähem puhastel aluspindadel. Pooljuhtseadiste struktuurid, mis nõuavad erinevate materjalide kihte või kristallkilede ehitamist materjalidest, mida ei saa monokristallidena saada

Epi protsesside kahte tüüpi

Omadused Homoepitaksia Heteroepitaksia

Kasvukiht Epitaksiaalne kasvukiht on sama materjal kui substraadi kiht Epitaksiaalne kasvukiht on erinev materjal kui substraadi kiht

Kristallstruktuur ja võre substraadi kristallstruktuuri ja võre konstant ja epitaksiaalse kihi on samad substraadi kristallstruktuuri ja võrekonstanti ning erinevad

Näited kõrge puhtusega räni epitaksiaalne kasv räni substraadil epitaksiaalne kasv galliumraseniidi kasv räni substraadil

Kasutusalad Pooljuhtseadiste struktuurid, mis nõuavad erineva dopingutasemega kihte või puhtaid kilesid vähem puhastel aluspindadel Pooljuhtseadiste struktuurid, mis nõuavad erinevate materjalide kihte või ehitavad kristallilisi kilesid materjalidest, mida ei saa monokristallidena saada

Epitaksiaalseid protsesse mõjutavad tegurid pooljuhtide tootmises

 

tegurid	Kirjeldus
Temperatuur	Mõjutab epitaxy kiirust ja epitaksiaalse kihi tihedust. Epitaxy protsessi jaoks vajalik temperatuur on suurem kui toatemperatuur ja väärtus sõltub epitaksia tüübist.
Surve	Mõjutab epitaksia kiirust ja epitaksiaalse kihi tihedust.
Defektid	Epitaxy puudused põhjustavad puudulikke vahvleid. Epitaksia protsessi jaoks vajalikke füüsilisi tingimusi tuleks säilitada defektivaba epitaksiaalse kihi kasvu jaoks.
Soovitud positsioon	Epitaksia protsess peaks kasvama kristalli õiges asendis. Piirkonnad, kus kasvu ajal kasvu ei soovita, tuleks kasvu vältimiseks korralikult katta.
Isetegemine	Kuna epitaksia protsess viiakse läbi kõrgetel temperatuuridel, võivad dopandi aatomid olla võimelised tooma muutusi materjalis.

Faktoride kirjeldus

Temperatuur Mõjutab epitaksia kiirust ja epitaksiaalse kihi tihedust. Epitaksia protsessiks vajalik temperatuur on kõrgem kui toatemperatuur ja väärtus sõltub epitaksia tüübist.

Rõhk Mõjutab epitaksia kiirust ja epitaksiaalse kihi tihedust.

Defektid Epitaksia defektid toovad kaasa defektsed vahvlid. Epitaksiaalse kihi defektideta kasvu tagamiseks tuleks säilitada epitaksiprotsessiks vajalikud füüsilised tingimused.

Soovitud asukoht Epitaksia protsess peaks kasvama kristalli õiges asendis. Piirkonnad, kus kasvu ajal kasvu ei soovita, tuleks kasvu vältimiseks korralikult katta.

Isedoping Kuna epitakseerimisprotsess viiakse läbi kõrgetel temperatuuridel, võivad lisandiaatomid põhjustada materjalis muutusi.

Faktori kirjeldus

Temperatuur Mõjutab epitaksia kiirust ja epitaksiaalse kihi tihedust. Epitaksiaalseks protsessiks vajalik temperatuur on toatemperatuurist kõrgem ja väärtus sõltub epitaksi tüübist.

Rõhk mõjutab epitaksia kiirust ja epitaksiaalse kihi tihedust.

Epitaxy puudused põhjustavad puudulikke vahvleid. Epitaksia protsessi jaoks vajalikke füüsilisi tingimusi tuleks säilitada defektivaba epitaksiaalse kihi kasvu jaoks.

Soovitud asukoht Epitaksia protsess peaks kasvama kristalli õiges kohas. Piirkonnad, kus selle protsessi käigus kasvu ei soovi, tuleks kasvu vältimiseks korralikult katta.

Ise doping Kuna epitaksia protsess viiakse läbi kõrgetel temperatuuridel, võivad dopandi aatomid olla võimelised tooma materjali muutusi.

Epitaksiaalne tihedus ja kiirus

Epitaksiaalse kasvu tihedus on aatomite arv materjali mahuühiku kohta epitaksiaalses kasvukihis. Sellised tegurid nagu temperatuur, rõhk ja pooljuhtsubstraadi tüüp mõjutavad epitaksiaalset kasvu. Üldiselt varieerub epitaksiaalse kihi tihedus ülaltoodud teguritega. Epitaksiaalse kihi kasvu kiirust nimetatakse epitaksikiiruseks.

Kui epitaksit kasvatatakse õiges kohas ja õiges suunas, on kasvukiirus kõrge ja vastupidi. Sarnaselt epitaksiaalse kihi tihedusele sõltub epitaksimise kiirus ka füüsikalistest teguritest, nagu temperatuur, rõhk ja substraadi materjali tüüp.

Epitaksiaalne kiirus suureneb kõrgel temperatuuril ja madalal rõhul. Epitaksia kiirus sõltub ka substraadi struktuuri orientatsioonist, reagentide kontsentratsioonist ja kasutatavast kasvutehnikast.

Epitaksia protsessimeetodid

On mitmeid epitaksia meetodeid:vedelfaasi epitaksia (LPE), hübriidne aurufaasi epitaksia, tahke faasi epitaksia,aatomikihi sadestumine, keemiline aurude sadestamine, molekulaarkiire epitaksiajne. Võrdleme kahte epitaksia protsessi: CVD ja MBE.

Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) Molekulaarkiirepitaksia (MBE)

Keemiline protsess füüsiline protsess

Hõlmab keemilist reaktsiooni, mis toimub siis, kui gaasi lähteaine kohtub kasvukambris või reaktoris kuumutatud substraadiga. Sadestatavat materjali kuumutatakse vaakumi tingimustes

Kile kasvuprotsessi täpne juhtimine Kasvanud kihi paksuse ja koostise täpne kontroll

Rakenduste jaoks, mis nõuavad kvaliteetseid epitaksiaalseid kihte rakenduste jaoks, mis nõuavad äärmiselt peeneid epitaksiaalseid kihte

Kõige sagedamini kasutatav meetod kallim meetod

Keemiline aurude ladestumine (CVD)	Molekulaarkiire epitaksia (MBE)
Keemiline protsess	Füüsiline protsess
Hõlmab keemilist reaktsiooni, mis toimub siis, kui gaasi lähteaine kohtub kasvukambris või reaktoris kuumutatud substraadiga	Sadestatavat materjali kuumutatakse vaakumi tingimustes
Õhukese kile kasvuprotsessi täpne kontroll	Kasvanud kihi paksuse ja koostise täpne kontroll
Kasutatakse rakendustes, mis nõuavad kvaliteetseid epitaksiaalseid kihte	Kasutatakse rakendustes, mis nõuavad väga peeneid epitaksiaalseid kihte
Kõige sagedamini kasutatav meetod	Kallim meetod

Keemiline aurude ladestumine (CVD) molekulaarkiire epitaksia (MBE)

Keemiline protsess Füüsikaline protsess

Hõlmab keemilist reaktsiooni, mis toimub siis, kui gaasi lähteaine kohtub kasvukambris või reaktoris kuumutatud substraadiga. Sadestatavat materjali kuumutatakse vaakumi tingimustes

Õhukese kile kasvuprotsessi täpne juhtimine Kasvanud kihi paksuse ja koostise täpne kontroll

Kasutatakse rakendustes, mis nõuavad kvaliteetseid epitaksiaalseid kihte Kasutatakse rakendustes, mis nõuavad eriti peeneid epitaksiaalseid kihte

Kõige sagedamini kasutatav meetod kallim meetod

Epitaksia protsess on pooljuhtide valmistamisel kriitiline; see optimeerib jõudlust

pooljuhtseadmed ja integraallülitused. See on pooljuhtseadmete valmistamise üks peamisi protsesse, mis mõjutab seadme kvaliteeti, omadusi ja elektrilist jõudlust.