Hvad er Semiconductor Epitaxy Process?

Det er ideelt at bygge integrerede kredsløb eller halvlederenheder på et perfekt krystallinsk basislag. Deepitaksi(epi)-proces i halvlederfremstilling har til formål at afsætte et fint enkelt-krystallinsk lag, sædvanligvis omkring 0,5 til 20 mikron, på et enkelt-krystallinsk substrat. Epitaksiprocessen er et vigtigt trin i fremstillingen af ​​halvlederenheder, især ved fremstilling af siliciumwafer.

Epitaksi (epi) proces i halvlederfremstilling

Oversigt over epitaksi i halvlederfremstilling
Hvad er det	Epitaxy (EPI) -processen i fremstilling af halvleder tillader vækst af et tyndt krystallinsk lag i en given orientering oven på et krystallinsk substrat.
Mål	I fremstilling af halvleder er målet med epitakseprocessen at få elektronerne til at transportere mere effektivt gennem enheden. I konstruktionen af ​​halvlederenheder er epitaxylag inkluderet for at forfine og gøre strukturen ensartet.
Behandle	Epitaxy -processen tillader vækst af epitaksiale lag med højere renhed på et substrat af det samme materiale. I nogle halvledermaterialer, såsom heterojunction bipolære transistorer (HBTS) eller metaloxid -halvlederfelteffekttransistorer (MOSFETs), bruges epitaxiprocessen til at dyrke et lag af materiale, der er forskellig fra underlaget. Det er epitaxy -processen, der gør det muligt at dyrke et dopet lag med lav densitet på et lag med stærkt dopet materiale.

Oversigt over epitaksi i halvlederfremstilling

Hvad er det Epitaxy (EPI) -processen i halvlederfremstilling tillader vækst af et tyndt krystallinsk lag i en given orientering på toppen af ​​et krystallinsk underlag.

Mål I halvlederfremstilling er målet med epitaksiprocessen at få elektronerne til at transportere mere effektivt gennem enheden. I konstruktionen af ​​halvlederenheder indgår epitaksilag for at forfine og gøre strukturen ensartet.

BehandleepitaksiProcess tillader vækst af højere renheds epitaksiale lag på et underlag af det samme materiale. I nogle halvledermaterialer, såsom heterojunction bipolære transistorer (HBTS) eller metaloxid -halvlederfelteffekttransistorer (MOSFETs), bruges epitaxiprocessen til at dyrke et lag af materiale, der er forskellig fra underlaget. Det er epitaxy -processen, der gør det muligt at dyrke et dopet lag med lav densitet på et lag med stærkt dopet materiale.

Oversigt over epitaxy -processen i fremstilling af halvleder

Hvad det er epitaxy (EPI) -processen i halvlederfremstilling tillader vækst af et tyndt krystallinsk lag i en given orientering på toppen af ​​et krystallinsk underlag.

Målet med halvlederfremstilling er målet med epitaksiprocessen at gøre elektronerne transporteret gennem enheden mere effektivt. I konstruktionen af ​​halvlederenheder indgår epitaksilag for at forfine og gøre strukturen ensartet.

Epitaxy -processen tillader vækst af epitaksiale lag med højere renhed på et substrat af det samme materiale. I nogle halvledermaterialer, såsom heterojunction bipolære transistorer (HBTS) eller metaloxid -halvlederfelteffekttransistorer (MOSFETs), bruges epitaxiprocessen til at dyrke et lag af materiale, der er forskellig fra underlaget. Det er den epitaxy-proces, der gør det muligt at dyrke et dopet lag med lav densitet på et lag med stærkt dopet materiale.

Typer af epitaksiale processer i halvlederfremstilling

I den epitaksiale proces bestemmes vækstretningen af ​​den underliggende substratkrystal. Afhængig af gentagelsen af ​​aflejringen kan der være et eller flere epitaksiale lag. Epitaksiale processer kan bruges til at danne tynde lag af materiale, der er ens eller forskellig i kemisk sammensætning og struktur fra det underliggende substrat.

To typer Epi-processer
Egenskaber	Homoepitaxi	Heteroepitaxi
Vækstlag	Det epitaksiale vækstlag er det samme materiale som substratlaget	Det epitaksiale vækstlag er et andet materiale end underlagslaget
Krystalstruktur og gitter	Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er de samme	Krystallstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiale lag er forskellige
Eksempler	Epitaksial vækst af silicium med høj renhed på siliciumsubstrat	Epitaksial vækst af galliumarsenid på siliciumsubstrat
Ansøgninger	Halvlederenhedsstrukturer, der kræver lag med forskellige dopingniveauer eller rene film på mindre rene substrater	Semiconductor -enhedsstrukturer, der kræver lag af forskellige materialer eller bygning af krystallinske film af materialer, der ikke kan opnås som enkeltkrystaller

To typer EPI -processer

EgenskaberHomoepitaxy heteroepitaksi

Vækstlag Det epitaksiale vækstlag er det samme materiale som substratlaget Det epitaksiale vækstlag er et andet materiale end substratlaget

Krystalstruktur og gitter Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er de samme Krystalstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiallaget er forskellige

Eksempler Epitaksial vækst af højrent silicium på siliciumsubstrat Epitaksial vækst af galliumarsenid på siliciumsubstrat

Anvendelser Semiconductor -enhedsstrukturer, der kræver lag med forskellige dopingniveauer eller rene film på mindre rene underlag Semiconductor -enhedsstrukturer, der kræver lag af forskellige materialer eller bygning af krystallinske film af materialer, der ikke kan opnås som enkeltkrystaller

To typer EPI -processer

Karakteristika homoepitaxy heteroepitaksi

Vækstlag Det epitaksiale vækstlag er det samme materiale som substratlaget Det epitaksiale vækstlag er et andet materiale end substratlaget

Krystalstruktur og gitter Krystallstrukturen og gitterkonstanten for substratet og epitaksiale lag er den samme krystalstruktur og gitterkonstant for substratet og epitaksiale lag er forskellige

Eksempler Epitaksial vækst af højrent silicium på siliciumsubstrat Epitaksial vækst af galliumarsenid på siliciumsubstrat

Anvendelser Halvlederkomponentstrukturer, der kræver lag af forskellige dopingniveauer eller rene film på mindre rene substrater Halvlederanordningsstrukturer, der kræver lag af forskellige materialer eller bygger krystallinske film af materialer, der ikke kan opnås som enkeltkrystaller

Faktorer, der påvirker epitaksiale processer i fremstilling af halvleder

 

Faktorer	Beskrivelse
Temperatur	Påvirker epitaksihastigheden og epitaksiallagets tæthed. Den nødvendige temperatur til epitaksiprocessen er højere end stuetemperatur, og værdien afhænger af typen af ​​epitaksi.
Tryk	Påvirker epitaksihastigheden og epitaksiallagets tæthed.
Defekter	Defekter i epitaxy fører til mangelfulde skiver. De fysiske betingelser, der kræves til epitaxy-processen, skal opretholdes for defektfrit epitaksial lag vækst.
Ønsket stilling	Epitaxy -processen skal vokse på den rigtige position af krystalen. De områder, hvor vækst ikke ønskes under processen, skal overtrækkes korrekt for at forhindre vækst.
Selvdoping	Da epitakseprocessen udføres ved høje temperaturer, kan dopingmiddelatomer muligvis skabe ændringer i materialet.

Faktorer Beskrivelse

Temperaturen påvirker epitakshastigheden og den epitaksiale lagdensitet. Den krævede temperatur til epitakseprocessen er højere end stuetemperatur, og værdien afhænger af typen af ​​epitaksi.

Tryk Påvirker epitaksihastigheden og epitaksiallagets tæthed.

Defekter Fejl i epitaksi fører til defekte wafers. De fysiske betingelser, der kræves for epitaksiprocessen, bør opretholdes for defektfri epitaksiallagsvækst.

Ønsket position Epitaxy -processen skal vokse på den rigtige position af krystallen. De områder, hvor vækst ikke ønskes under processen, skal overtrækkes korrekt for at forhindre vækst.

Selvdoping Da epitaxy-processen udføres ved høje temperaturer, kan dopingemiddelatomer muligvis skabe ændringer i materialet.

Faktorbeskrivelse

Temperatur Påvirker epitaksihastigheden og tætheden af ​​det epitaksiale lag. Den nødvendige temperatur til den epitaksiale proces er højere end stuetemperatur, og værdien afhænger af typen af ​​epitaksi.

Tryk påvirker epitakshastigheden og den epitaksiale lagdensitet.

Defekter Fejl i epitaksi fører til defekte wafers. Fysiske forhold, der kræves til epitaksiprocessen, bør opretholdes for defektfri epitaksiallagsvækst.

Ønsket placering Epitaxy -processen skal vokse på den rigtige placering af krystallen. Områder, hvor vækst ikke ønskes under denne proces, skal coates korrekt for at forhindre vækst.

Selvdoping Da epitaxy-processen udføres ved høje temperaturer, kan dopingemiddelatomer muligvis skabe ændringer i materialet.

Epitaksial tæthed og hastighed

Tætheden af ​​epitaksial vækst er antallet af atomer pr. Enhedsvolumen af ​​materiale i det epitaksiale vækstlag. Faktorer såsom temperatur, tryk og typen af ​​halvledersubstrat påvirker epitaksial vækst. Generelt varierer densiteten af ​​det epitaksiale lag med ovenstående faktorer. Den hastighed, hvormed det epitaksiale lag vokser, kaldes epitaxy -hastigheden.

Hvis epitaksien dyrkes i den rigtige placering og orientering, vil væksthastigheden være høj og omvendt. I lighed med den epitaksiale lagtæthed afhænger epitaksihastigheden også af fysiske faktorer såsom temperatur, tryk og substratmaterialetype.

Epitaksial hastighed stiger ved høje temperaturer og lave tryk. Epitaxy -hastigheden afhænger også af substratstrukturorienteringen, koncentrationen af ​​reaktanterne og den anvendte vækstteknik.

Epitaksiske procesmetoder

Der er flere epitaksimetoder:Liquid fase epitaxy （LPE）, hybrid damp fase epitaxy, solid fase epitaxy,atomlag aflejring, Kemisk dampaflejring, Molekylær bjælkepitaksiosv. Lad os sammenligne to epitaxy -processer: CVD og MBE.

Kemisk dampaflejring (CVD) Molekylær stråleepitaksi (MBE)

Kemisk proces fysisk proces

Involverer en kemisk reaktion, der opstår, når en gasforløber møder et opvarmet underlag i et vækstkammer eller reaktor, det materiale, der skal deponeres, opvarmes under vakuumbetingelser

Præcis kontrol af filmvækstprocessen Præcis kontrol af tykkelsen og sammensætningen af ​​det voksne lag

Til applikationer, der kræver epitaksiale lag af høj kvalitet Til applikationer, der kræver ekstremt fine epitaksiale lag

Mest brugt metode Dyrere metode

Kemisk dampaflejring (CVD)	Molekylær stråleepitaxi (MBE)
Kemisk proces	Fysisk proces
Indebærer en kemisk reaktion, der opstår, når en gasprecursor møder et opvarmet substrat i et vækstkammer eller en reaktor	Materialet, der skal aflejres, opvarmes under vakuumforhold
Præcis kontrol af den tynde filmvækstproces	Præcis kontrol af tykkelsen og sammensætningen af ​​det voksede lag
Brugt i applikationer, der kræver epitaksiale lag af høj kvalitet	Anvendes i applikationer, der kræver ekstremt fine epitaksiale lag
Mest brugt metode	Dyrere metode

Kemisk dampaflejring (CVD) molekylær strålepitaxy (MBE)

Kemisk proces fysisk proces

Indebærer en kemisk reaktion, der opstår, når en gasprecursor møder et opvarmet substrat i et vækstkammer eller en reaktor Materialet, der skal aflejres, opvarmes under vakuumforhold

Præcis kontrol af den tynde filmvækstproces Præcis kontrol af tykkelsen og sammensætningen af ​​det voksne lag

Brugt i applikationer, der kræver epitaksiale lag af høj kvalitet, der bruges i applikationer, der kræver ekstremt fine epitaksiale lag

Mest brugt metode Dyrere metode

Epitaksiprocessen er kritisk i halvlederfremstilling; det optimerer ydeevnen af

Halvlederenheder og integrerede kredsløb. Det er en af ​​de vigtigste processer inden for fremstilling af halvlederenheder, der påvirker enhedskvalitet, egenskaber og elektrisk ydeevne.