Kas yra puslaidininkio epitaksijos procesas?

Idealu pastatyti integruotas grandines ar puslaidininkinius įtaisus ant tobulo kristalinio pagrindo sluoksnio.epitaksija(epi) puslaidininkių gamybos proceso tikslas yra nusodinti smulkų vieno kristalo sluoksnį, paprastai apie 0,5–20 mikronų, ant vieno kristalinio pagrindo. Epitaksijos procesas yra svarbus puslaidininkinių įtaisų gamybos etapas, ypač silicio plokštelių gamyboje.

Epitaksijos (EPI) procesas puslaidininkių gamyboje

Puslaidininkių gamybos epitaksijos apžvalga
kas tai yra	Epitaksijos (EPI) procesas puslaidininkių gamyboje leidžia augti ploną kristalinį sluoksnį tam tikra orientacija ant kristalinio substrato.
Tikslas	Puslaidininkių gamyboje epitaksijos proceso tikslas yra užtikrinti, kad elektronai būtų veiksmingesni per įrenginį. Puslaidininkinių įtaisų konstrukcijoje naudojami epitaksiniai sluoksniai, siekiant patobulinti ir padaryti struktūrą vienodą.
Procesas	Epitaksinis procesas leidžia augti didesnio grynumo epitaksiniams sluoksniams ant tos pačios medžiagos substrato. Kai kuriose puslaidininkinėse medžiagose, tokiose kaip heterosandūriniai bipoliniai tranzistoriai (HBT) arba metalo oksido puslaidininkių lauko efekto tranzistoriai (MOSFET), epitaksijos procesas naudojamas norint išauginti medžiagos sluoksnį, kuris skiriasi nuo substrato. Tai epitaksijos procesas, leidžiantis išauginti mažo tankio legiruotą sluoksnį ant labai legiruotos medžiagos sluoksnio.

Puslaidininkių gamybos epitaksijos apžvalga

Kas yra epitaksijos (EPI) procesas puslaidininkių gamyboje, leidžia augti ploną kristalinį sluoksnį tam tikroje orientacijoje ant kristalinio substrato.

Tikslas Puslaidininkių gamyboje epitaksijos proceso tikslas yra užtikrinti, kad elektronai būtų veiksmingesni per įrenginį. Puslaidininkinių įtaisų konstrukcijoje naudojami epitaksiniai sluoksniai, siekiant patobulinti ir padaryti struktūrą vienodą.

ApdorotiepitaksijaProcesas leidžia augti aukštesnio grynumo epitaksiniams sluoksniams ant tos pačios medžiagos substrato. Kai kuriose puslaidininkinėse medžiagose, tokiose kaip heterojunkcijos bipoliniai tranzistoriai (HBT) arba metalo oksido puslaidininkio lauko efekto tranzistoriai (MOSFET), epitaksijos procesas naudojamas medžiagų sluoksniui, kuris skiriasi nuo substrato, auginti. Tai yra epitaksijos procesas, leidžiantis užauginti mažo tankio dopuoto sluoksnio sluoksnį ant labai dopuotos medžiagos sluoksnio.

Epitaksijos proceso apžvalga puslaidininkių gamyboje

Tai, kas yra epitaksijos (EPI) procesas puslaidininkių gamyboje, leidžia augti ploną kristalinį sluoksnį tam tikroje orientacijoje ant kristalinio substrato.

Puslaidininkių gamybos tikslas - „Epitaxy“ proceso tikslas yra padaryti elektronus, gabenamus per įrenginį, efektyviau. Puslaidininkinių prietaisų statyboje yra epitaksijos sluoksniai, skirti patikslinti ir padaryti struktūrą vienodą.

Epitaksinis procesas leidžia augti didesnio grynumo epitaksiniams sluoksniams ant tos pačios medžiagos substrato. Kai kuriose puslaidininkinėse medžiagose, tokiose kaip heterosandūriniai bipoliniai tranzistoriai (HBT) arba metalo oksido puslaidininkių lauko efekto tranzistoriai (MOSFET), epitaksijos procesas naudojamas norint išauginti medžiagos sluoksnį, kuris skiriasi nuo substrato. Tai epitaksijos procesas, leidžiantis išauginti mažo tankio legiruotą sluoksnį ant labai legiruotos medžiagos sluoksnio.

Puslaidininkių gamybos epitaksinių procesų tipai

Epitaksiniame procese augimo kryptį lemia apatinis substrato kristalas. Priklausomai nuo nusodinimo pasikartojimo, gali būti vienas arba keli epitaksiniai sluoksniai. Epitaksiniai procesai gali būti naudojami ploniems medžiagos sluoksniams formuoti, kurių cheminė sudėtis ir struktūra skiriasi nuo pagrindinio pagrindo.

Dviejų tipų Epi procesai
Charakteristikos	Homoepitaksija	Heteroepitaksija
Augimo sluoksniai	Epitaksinis augimo sluoksnis yra ta pati medžiaga kaip ir substrato sluoksnis	Epitaksinis augimo sluoksnis yra kitokia medžiaga nei substrato sluoksnis
Kristalinė struktūra ir grotelės	Substrato ir epitaksinio sluoksnio kristalų struktūra ir gardelės konstanta yra vienodi	Substrato ir epitaksinio sluoksnio kristalinė struktūra ir gardelės konstanta skiriasi
Pavyzdžiai	Epitaksinis didelio grynumo silicio augimas ant silicio substrato	Galio arsenido epitaksinis augimas ant silicio substrato
Programos	Puslaidininkių prietaisų struktūros, kurioms reikalingi skirtingo dopingo lygio arba grynų plėvelių sluoksniai ant mažiau grynų substratų	Puslaidininkių prietaisų konstrukcijos, kurioms reikalingi skirtingų medžiagų sluoksniai arba pastato kristalinės medžiagos plėvelės, kurių negalima gauti kaip pavienius kristalus

Dviejų tipų EPI procesai

CharakteristikosHomoepitaksija heteroepitaksija

Augimo sluoksniai Epitaksinis augimo sluoksnis yra ta pati medžiaga kaip substrato sluoksnis. Epitaksinis augimo sluoksnis yra kitokia medžiaga nei substrato sluoksnis

Kristalų struktūra ir gardelė Pagrindo ir epitaksinio sluoksnio kristalų struktūra ir gardelės konstanta yra vienodos Pagrindo ir epitaksinio sluoksnio kristalų struktūra ir gardelės konstanta skiriasi

Pavyzdžiai Epitaksinis didelio grynumo silicio augimas ant silicio substrato Galio arsenido epitaksinis augimas ant silicio substrato

Taikymas Puslaidininkinių įtaisų struktūros, kurioms reikalingi skirtingų dopingo lygių sluoksniai arba grynos plėvelės ant mažiau grynų substratų. Puslaidininkinių įtaisų struktūros, kurioms reikalingi skirtingų medžiagų sluoksniai arba kristalinės plėvelės iš medžiagų, kurių negalima gauti kaip pavieniai kristalai.

Dviejų tipų EPI procesai

Homoepitaksijos charakteristikos heteroepitaksija

Augimo sluoksnis Epitaksinis augimo sluoksnis yra ta pati medžiaga kaip substrato sluoksnis Epitaksinis augimo sluoksnis yra kitokia medžiaga nei substrato sluoksnis

Kristalų struktūra ir gardelės Substrato ir epitaksinio sluoksnio kristalų struktūra ir gardelės konstanta yra vienoda, kad substrato ir epitaksinio sluoksnio kristalų struktūra ir gardelės konstanta yra skirtingi.

Pavyzdžiai Epitaksinis aukšto grynumo silicio augimas ant silicio substrato epitaksinio galio arsenido augimo ant silicio substrato

Taikymas Puslaidininkinių įtaisų struktūros, kurioms reikalingi skirtingų dopingo lygių sluoksniai arba grynos plėvelės ant mažiau grynų substratų Puslaidininkinių įtaisų struktūros, kurioms reikalingi skirtingų medžiagų sluoksniai arba kuriamos kristalinės plėvelės iš medžiagų, kurių negalima gauti kaip pavienių kristalų

Veiksniai, turintys įtakos epitaksiniams procesams puslaidininkių gamyboje

 

Veiksniai	Aprašymas
Temperatūra	Daro įtaką epitaksijos greičiui ir epitaksiniam sluoksnio tankiui. Epitaksijos procesui reikalinga temperatūra yra aukštesnė nei kambario temperatūra, o vertė priklauso nuo epitaksijos tipo.
Spaudimas	Daro įtaką epitaksijos greičiui ir epitaksiniam sluoksnio tankiui.
Defektai	Epitaksijos trūkumai sukelia vaflius su trūkumais. Epitaksijos procesui reikalingos fizinės sąlygos turėtų būti išlaikytos epitaksinio sluoksnio augimui be defektų.
Norima padėtis	Epitaksijos procesas turėtų augti teisingoje kristalo padėtyje. Vietos, kuriose augimo metu nenorima augti, turi būti tinkamai padengtos, kad būtų išvengta augimo.
Savarankiškas diplomavimas	Kadangi epitaksijos procesas atliekamas aukštoje temperatūroje, Dopant atomai gali sukelti medžiagos pokyčių.

Veiksnių aprašymas

Temperatūra turi įtakos epitaksijos greičiui ir epitaksiniam sluoksnio tankiui. Epitaksijos procesui reikalinga temperatūra yra aukštesnė nei kambario temperatūra, o vertė priklauso nuo epitaksijos tipo.

Slėgis turi įtakos epitaksijos greičiui ir epitaksiniam sluoksnio tankiui.

Defektai Dėl epitaksijos defektų susidaro defektinės plokštelės. Turi būti palaikomos fizinės sąlygos, reikalingos epitaksijos procesui, kad epitaksinis sluoksnis augtų be defektų.

Pageidaujama padėtis Epitaksijos procesas turėtų augti ant tinkamos kristalo padėties. Vietos, kuriose augimo metu nenorima augti, turi būti tinkamai padengtos, kad būtų išvengta augimo.

Savaiminis dopingas Kadangi epitaksijos procesas atliekamas aukštoje temperatūroje, priemaišų atomai gali sukelti medžiagos pokyčius.

Veiksnio aprašymas

Temperatūra turi įtakos epitaksijos greičiui ir epitaksinio sluoksnio tankiui. Epitaksiniam procesui reikalinga temperatūra yra aukštesnė nei kambario temperatūra, o vertė priklauso nuo epitaksijos tipo.

Slėgis turi įtakos epitaksijos greičiui ir epitaksinio sluoksnio tankiui.

Defektai Dėl epitaksijos defektų susidaro defektinės plokštelės. Kad epitaksinis sluoksnis augtų be defektų, turi būti palaikomos fizinės sąlygos, reikalingos epitaksijos procesui.

Norima vieta Epitaksijos procesas turėtų augti tinkamoje kristalo vietoje. Teritorijos, kuriose šio proceso metu nėra pageidaujama augimo, turėtų būti tinkamai padengtos, kad būtų išvengta augimo.

Savaiminis dopingas Kadangi epitaksijos procesas atliekamas aukštoje temperatūroje, priemaišų atomai gali sukelti medžiagos pokyčius.

Epitaksinis tankis ir greitis

Epitaksinio augimo tankis yra atomų skaičius, skirtas medžiagos tūrio vienetui epitaksiniame augimo sluoksnyje. Tokie veiksniai kaip temperatūra, slėgis ir puslaidininkio substrato rūšis turi įtakos epitaksiniam augimui. Paprastai epitaksinio sluoksnio tankis kinta priklausomai nuo aukščiau išvardytų veiksnių. Greitis, kuriuo auga epitaksinis sluoksnis, yra vadinamas epitaksijos greičiu.

Jei epitaksija auginama tinkamoje vietoje ir orientacijoje, augimo greitis bus didelis ir atvirkščiai. Panašiai kaip epitaksinio sluoksnio tankis, epitaksijos greitis taip pat priklauso nuo fizinių veiksnių, tokių kaip temperatūra, slėgis ir substrato medžiagos tipas.

Epitaksinis greitis padidėja esant aukštai temperatūrai ir mažam slėgiui. Epitaksijos dažnis taip pat priklauso nuo substrato struktūros orientacijos, reagentų koncentracijos ir naudojamos augimo technikos.

Epitaksijos proceso metodai

Yra keli epitaksijos metodai:skystos fazės epitaksija (LPE), hibridinės garų fazės epitaksija, kietos fazės epitaksija,atominio sluoksnio nusėdimas, Cheminis garų nusėdimas, molekulinio pluošto epitaksijair tt Palyginkime du epitaksijos procesus: CVD ir MBE.

Cheminis garų nusėdimas (CVD) Molekulinės pluošto epitaksija (MBE)

Cheminis procesas Fizinis procesas

Apima cheminę reakciją, kuri įvyksta, kai dujų pirmtakas auginimo kameroje arba reaktoriuje susitinka su šildomu substratu. Nusodinama medžiaga kaitinama vakuumo sąlygomis

Tikslus plėvelės augimo proceso kontrolė Tikslią suaugusio sluoksnio storio ir sudėties valdymą

Programos, kurioms reikalingi aukštos kokybės epitaksiniai sluoksniai programoms, kurioms reikalingi ypač smulkūs epitaksiniai sluoksniai

Dažniausiai naudojamas brangus metodas

Cheminis garų nusėdimas (CVD)	Molekulinio pluošto epitaksija (MBE)
Cheminis procesas	Fizinis procesas
Apima cheminę reakciją, kuri atsiranda, kai dujų pirmtakas atitinka kaitinamą substratą augimo kameroje ar reaktoriuje	Nusodinama medžiaga kaitinama vakuumo sąlygomis
Tikslus plono plėvelės augimo proceso kontrolė	Tiksli išauginto sluoksnio storio ir sudėties kontrolė
Naudojamas programose, kurioms reikalingas aukštos kokybės epitaksinis sluoksnis	Naudojamas programose, kurioms reikalinga ypač smulkūs epitaksiniai sluoksniai
Dažniausiai naudojamas metodas	Brangesnis metodas

Cheminis garų nusėdimas (CVD) Molekulinės pluošto epitaksija (MBE)

Cheminio proceso fizinis procesas

Apima cheminę reakciją, kuri įvyksta, kai dujų pirmtakas auginimo kameroje arba reaktoriuje susitinka su šildomu substratu. Nusodinama medžiaga kaitinama vakuumo sąlygomis

Tiksli plonos plėvelės augimo proceso kontrolė Tiksli išauginto sluoksnio storio ir sudėties kontrolė

Naudojamas tais atvejais, kai reikia aukštos kokybės epitaksinių sluoksnių. Naudojamas tais atvejais, kai reikia ypač plonų epitaksinių sluoksnių

Dažniausiai naudojamas brangus metodas

Epitaksijos procesas yra labai svarbus puslaidininkių gamyboje; jis optimizuoja veikimą

puslaidininkiniai įtaisai ir integriniai grandynai. Tai vienas iš pagrindinių puslaidininkinių įrenginių gamybos procesų, turinčių įtakos įrenginio kokybei, charakteristikoms ir elektriniam veikimui.