En la cadena de la industria de semiconductores, especialmente en la cadena de la industria de semiconductores de tercera generación (semiconductores de banda ancha), existen sustratos yepitaxialcapas. ¿Cuál es el significado de laepitaxial¿capa? ¿Cuál es la diferencia entre el sustrato y el sustrato?
El sustrato es unobleafabricados con materiales semiconductores monocristalinos. El sustrato puede entrar directamente en elobleaenlace de fabricación para producir dispositivos semiconductores, o puede ser procesado porepitaxialProceso para producir obleas epitaxiales. El sustrato es la parte inferior deloblea(corte la oblea, puede obtener un troquel tras otro y luego empaquetarlo para convertirse en el chip legendario) (de hecho, la parte inferior del chip generalmente está recubierta con una capa de oro posterior, que se usa como conexión de "tierra", pero se hace en el proceso posterior), y la base que lleva a cabo toda la función de soporte (el rascacielos en el chip se construye sobre el sustrato).
La epitaxia se refiere al proceso de hacer crecer un nuevo monocristal sobre un sustrato monocristalino que ha sido cuidadosamente procesado mediante corte, esmerilado, pulido, etc. El nuevo monocristal puede ser del mismo material que el sustrato o puede ser de un material diferente. (homoepitaxial o heteroepitaxial).
Dado que la capa monocristalina recién formada crece a lo largo de la fase cristalina del sustrato, se denomina capa epitaxial (generalmente de varias micras de espesor). Tomemos el silicio como ejemplo: el significado del crecimiento epitaxial del silicio es hacer crecer una capa de cristal con una buena integridad de la estructura reticular. sobre un sustrato monocristalino de silicio con una determinada orientación cristalina y diferente resistividad y espesor que el sustrato), y el sustrato con la capa epitaxial se llama oblea epitaxial (oblea epitaxial = capa epitaxial + sustrato). La fabricación del dispositivo se realiza sobre la capa epitaxial.
La epitaxialidad se divide en homoepitaxialidad y heteroepitaxialidad. La homoepitaxialidad consiste en hacer crecer una capa epitaxial del mismo material que el sustrato sobre el sustrato. ¿Cuál es el significado de la homeepitaxialidad? – Mejorar la estabilidad y confiabilidad del producto. Aunque la homoepitaxialidad consiste en hacer crecer una capa epitaxial del mismo material que el sustrato, aunque el material es el mismo, puede mejorar la pureza del material y la uniformidad de la superficie de la oblea. En comparación con las obleas pulidas procesadas mediante pulido mecánico, el sustrato procesado mediante epitaxialidad tiene una superficie altamente plana, alta limpieza, menos microdefectos y menos impurezas superficiales. Por lo tanto, la resistividad es más uniforme y es más fácil controlar defectos superficiales como partículas superficiales, fallas de apilamiento y dislocaciones. Epitaxy no solo mejora el rendimiento del producto, sino que también garantiza su estabilidad y confiabilidad.
¿Cuáles son los beneficios de hacer epitaxial otra capa de átomos de silicio sobre el sustrato de la oblea de silicio? En el proceso de silicio CMOS, el crecimiento epitaxial (EPI, epitaxial) en el sustrato de la oblea es un paso del proceso muy crítico.
1. Mejorar la calidad del cristal
Defectos e impurezas iniciales del sustrato: El sustrato de la oblea puede tener ciertos defectos e impurezas durante el proceso de fabricación. El crecimiento de la capa epitaxial puede generar una capa de silicio monocristalino de alta calidad, bajo defecto y concentración de impurezas sobre el sustrato, lo cual es muy importante para la fabricación posterior del dispositivo. Estructura cristalina uniforme: el crecimiento epitaxial puede garantizar una estructura cristalina más uniforme, reducir la influencia de los límites de grano y los defectos en el material del sustrato y así mejorar la calidad del cristal de toda la oblea.
2. Mejorar el rendimiento eléctrico
Optimice las características del dispositivo: al hacer crecer una capa epitaxial sobre el sustrato, la concentración de dopaje y el tipo de silicio se pueden controlar con precisión para optimizar el rendimiento eléctrico del dispositivo. Por ejemplo, el dopaje de la capa epitaxial puede ajustar con precisión el voltaje umbral y otros parámetros eléctricos del MOSFET. Reduzca la corriente de fuga: las capas epitaxiales de alta calidad tienen una menor densidad de defectos, lo que ayuda a reducir la corriente de fuga en el dispositivo, mejorando así el rendimiento y la confiabilidad del dispositivo.
3. Admitir nodos de procesos avanzados
Reducción del tamaño de las características: en nodos de proceso más pequeños (como 7 nm, 5 nm), el tamaño de las características del dispositivo continúa reduciéndose, lo que requiere materiales más refinados y de alta calidad. La tecnología de crecimiento epitaxial puede cumplir estos requisitos y respaldar la fabricación de circuitos integrados de alto rendimiento y alta densidad. Mejorar el voltaje de ruptura: la capa epitaxial se puede diseñar para que tenga un voltaje de ruptura más alto, lo cual es fundamental para fabricar dispositivos de alta potencia y alto voltaje. Por ejemplo, en dispositivos eléctricos, la capa epitaxial puede aumentar el voltaje de ruptura del dispositivo y aumentar el rango operativo seguro.
4. Compatibilidad de procesos y estructura multicapa.
Estructura multicapa: la tecnología de crecimiento epitaxial permite que se cultiven estructuras multicapa sobre un sustrato, y diferentes capas pueden tener diferentes concentraciones y tipos de dopaje. Esto es muy útil para fabricar dispositivos CMOS complejos y lograr una integración tridimensional. Compatibilidad: el proceso de crecimiento epitaxial es altamente compatible con los procesos de fabricación CMOS existentes y se puede integrar fácilmente en los procesos de fabricación existentes sin modificar significativamente las líneas de proceso.
Hora de publicación: 16-jul-2024