Какво представлява процесът на полупроводникова епитаксия?

Идеално е да се изграждат интегрирани вериги или полупроводникови устройства на перфектен кристален основен слой. TheЕпитакси(EPI) Процесът при производството на полупроводници има за цел да депозира фин еднокристален слой, обикновено около 0,5 до 20 микрона, върху еднокристален субстрат. Процесът на епитаксия е важна стъпка в производството на полупроводникови устройства, особено при производството на силициеви вафли.

Процес на епитакси (EPI) при производство на полупроводници

Преглед на епитаксията в производството на полупроводници
какво е	Процесът на епитакси (EPI) при производството на полупроводници позволява растеж на тънък кристален слой в дадена ориентация отгоре на кристален субстрат.
Цел	В производството на полупроводници целта на процеса на епитаксия е да направи електроните по-ефективно транспортирани през устройството. В конструкцията на полупроводникови устройства са включени епитаксиални слоеве, за да се усъвършенства и направи структурата еднородна.
Процес	Процесът на епитакси позволява растеж на епитаксиални слоеве с по -висока чистота върху субстрат на същия материал. В някои полупроводникови материали, като биполярни транзистори (HBTS) на хетерожунция (HBTS) или метален оксид полупроводникови полеви транзистори (MOSFET), процесът на епитаксия се използва за отглеждане на слой материал, различен от субстрата. Именно процесът на епитаксия дава възможност да се увеличи слой с ниска плътност върху слой от силно легиран материал.

Преглед на епитаксията в производството на полупроводници

Какво е това Процесът на епитаксия (epi) в производството на полупроводници позволява растежа на тънък кристален слой в дадена ориентация върху кристален субстрат.

Цел В производството на полупроводници целта на процеса на епитаксия е да направи електроните да се транспортират по-ефективно през устройството. В конструкцията на полупроводникови устройства са включени епитаксиални слоеве, за да се усъвършенства и направи структурата еднородна.

ОбработетеЕпитаксипроцесът позволява растеж на епитаксиални слоеве с по-висока чистота върху субстрат от същия материал. В някои полупроводникови материали, като хетеропреходни биполярни транзистори (HBTs) или металооксидни полупроводникови полеви транзистори (MOSFETs), процесът на епитаксия се използва за отглеждане на слой от материал, различен от субстрата. Това е процесът на епитаксия, който прави възможно отглеждането на легиран слой с ниска плътност върху слой от силно легиран материал.

Преглед на процеса на епитаксия при производството на полупроводници

Какво представлява Процесът на епитаксия (epi) в производството на полупроводници позволява растежа на тънък кристален слой в дадена ориентация върху кристален субстрат.

Целта при производството на полупроводници, целта на процеса на епитаксия е да направи електроните, транспортирани през устройството, по-ефективно. В конструкцията на полупроводникови устройства са включени епитаксиални слоеве, за да се усъвършенства и направи структурата еднородна.

Процесът на епитаксия позволява растеж на епитаксиални слоеве с по-висока чистота върху субстрат от същия материал. В някои полупроводникови материали, като хетеропреходни биполярни транзистори (HBTs) или металооксидни полупроводникови полеви транзистори (MOSFETs), процесът на епитаксия се използва за отглеждане на слой от материал, различен от субстрата. Това е процесът на епитаксия, който прави възможно отглеждането на легиран слой с ниска плътност върху слой от силно легиран материал.

Видове епитаксиални процеси в производството на полупроводници

При епитаксиалния процес посоката на растеж се определя от подлежащия кристал на субстрата. В зависимост от повторението на отлагането може да има един или повече епитаксиални слоеве. Епитаксиалните процеси могат да се използват за образуване на тънки слоеве от материал, който е еднакъв или различен по химичен състав и структура от основния субстрат.

Два вида Epi процеси
Характеристики	Хомоепитаксия	Хетероепитакси
Растежни слоеве	Епитаксиалният растежен слой е същия материал като субстратния слой	Епитаксиалният растежен слой е различен материал от субстратния слой
Кристална структура и решетка	Кристалната структура и константата на решетката на субстрата и епитаксиалния слой са еднакви	Кристалната структура и константата на решетката на субстрата и епитаксиалния слой са различни
Примери	Епитаксиален растеж на силиций с висока чистота върху силиконов субстрат	Епитаксиален растеж на галиев арсенид върху силициев субстрат
Приложения	Структури на полупроводникови устройства, изискващи слоеве с различни нива на допинг или чисти филми на по -малко чисти субстрати	Структури на полупроводникови устройства, изискващи слоеве от различни материали или изграждане на кристални филми от материали, които не могат да бъдат получени като единични кристали

Два вида процеси на EPI

ХарактеристикиHomoepitaxy heteroЕпитакси

Слоеве на растеж Епитаксиалният слой на растеж е същият материал като субстратния слой Епитаксиалният растежен слой е различен материал от субстратния слой

Кристална структура и решетка Кристалната структура и константата на решетката на субстрата и епитаксиалния слой са еднакви Кристалната структура и константата на решетката на субстрата и епитаксиалния слой са различни

Примери Епитаксиален растеж на силиций с висока чистота върху силициев субстрат Епитаксиален растеж на галиев арсенид върху силициев субстрат

Приложения полупроводникови структури на устройства, изискващи слоеве от различни нива на допинг или чисти филми върху по -малко чисти субстрати, полупроводникови структури на устройството, изискващи слоеве от различни материали или изграждане на кристални филми от материали, които не могат да бъдат получени като единични кристали

Два вида процеси на EPI

Характеристики Хомоепитаксия Хетероепитаксия

Растежен слой Епитаксиалният растежен слой е същият материал като субстратния слой Епитаксиалният растежен слой е различен материал от субстратния слой

Кристална структура и решетка Кристалната структура и константата на решетката на субстрата и епитаксиалния слой са еднакви Кристалната структура и константата на решетката на субстрата и епитаксиалния слой са различни

Примери епитаксиален растеж на силиций с висока чистота върху силициев субстрат Епитаксиален растеж на галиев арсенид върху силициев субстрат

Приложения Структури на полупроводникови устройства, които изискват слоеве с различни нива на допинг или чисти филми върху по-малко чисти субстрати Структури на полупроводникови устройства, които изискват слоеве от различни материали или изграждат кристални филми от материали, които не могат да бъдат получени като единични кристали

Фактори, влияещи върху епитаксиалните процеси при производството на полупроводници

 

Фактори	Описание
температура	Засяга скоростта на епитаксия и плътността на епитаксиалния слой. Температурата, необходима за процеса на епитаксия, е по -висока от стайната температура и стойността зависи от вида на епитаксията.
налягане	Засяга скоростта на епитаксия и плътността на епитаксиалния слой.
Дефекти	Дефектите в епитаксия водят до дефектни пластини. Физическите условия, необходими за процеса на епитаксия, трябва да се поддържат за растеж на епитаксиален слой без дефекти.
Желана позиция	Процесът на епитаксия трябва да расте върху правилната позиция на кристала. Областите, където растежът не е желан по време на процеса, трябва да бъдат правилно покрити, за да се предотврати растежа.
Самодопингова	Тъй като процесът на епитаксия се извършва при високи температури, атомите на добавката могат да доведат до промени в материала.

Описание на фактори

Температурата влияе върху скоростта на епитаксия и плътността на епитаксиалния слой. Температурата, необходима за процеса на епитаксия, е по -висока от стайната температура и стойността зависи от вида на епитаксията.

Налягане Влияе на скоростта на епитаксия и плътността на епитаксиалния слой.

Дефекти Дефектите в епитаксия водят до дефектни пластини. Физическите условия, необходими за процеса на епитаксия, трябва да се поддържат за растеж на епитаксиален слой без дефекти.

Желана позиция Процесът на епитаксия трябва да расте на правилното положение на кристала. Зоните, в които растежът не се желае по време на процеса, трябва да бъдат правилно покрити, за да се предотврати растежа.

Самодопинг Тъй като процесът на епитаксия се извършва при високи температури, допантните атоми може да могат да доведат до промени в материала.

Описание на фактора

Температура Влияе на скоростта на епитаксия и плътността на епитаксиалния слой. Температурата, необходима за епитаксиалния процес, е по-висока от стайната температура и стойността зависи от вида на епитаксия.

Налягането влияе върху скоростта на епитаксия и плътността на епитаксиалния слой.

Дефекти Дефектите в епитаксия водят до дефектни пластини. Физическите условия, необходими за процеса на епитаксия, трябва да се поддържат за растеж на епитаксиален слой без дефекти.

Желано местоположение Процесът на епитакси трябва да расте на правилното място на кристала. Областите, в които растежът не се желае по време на този процес, трябва да бъдат правилно покрити, за да се предотврати растежа.

Самодопинг Тъй като процесът на епитаксия се извършва при високи температури, допантните атоми може да са в състояние да доведат до промени в материала.

Епитаксиална плътност и скорост

Плътността на епитаксиалния растеж е броят на атомите на единица обем материал в епитаксиалния растежен слой. Фактори като температура, налягане и вида на полупроводниковия субстрат влияят върху епитаксиалния растеж. Като цяло, плътността на епитаксиалния слой варира в зависимост от горните фактори. Скоростта, с която нараства епитаксиалният слой, се нарича скорост на епитаксия.

Ако епитаксията се отглежда в правилното място и ориентация, темпът на растеж ще бъде висок и обратно. Подобно на плътността на епитаксиалния слой, скоростта на епитаксията също зависи от физическите фактори като температура, налягане и тип субстрат.

Епитаксиалната скорост се увеличава при високи температури и ниско налягане. Скоростта на епитаксия също зависи от ориентацията на структурата на субстрата, концентрацията на реагентите и използваната техника на растеж.

Методи на епитаксия на процеса

Има няколко метода на епитакси:епитаксия в течна фаза (LPE), хибридна епитаксия в газова фаза, епитаксия в твърда фаза,отлагане на атомен слой, Химическо отлагане на пари, молекулярно-лъчева епитаксияи т.н. Нека сравним два процеса на епитаксия: CVD и MBE.

Химично отлагане на пари (CVD) Епитаксия с молекулярни лъчи (MBE)

Химически процес Физически процес

Включва химическа реакция, която възниква, когато газов прекурсор отговаря на отопляем субстрат в растежна камера или реактор, материалът, който трябва да бъде отложен, се нагрява при вакуумни условия

Прецизен контрол на процеса на растеж на филма Прецизен контрол на дебелината и състава на отглеждания слой

За приложения, които изискват висококачествени епитаксиални слоеве. За приложения, които изискват изключително фини епитаксиални слоеве

Най -често използваният метод по -скъп метод

Химическо отлагане на пари (CVD)	Молекулярно-лъчева епитаксия (MBE)
Химичен процес	Физически процес
Включва химическа реакция, която възниква, когато прекурсор на газ срещне нагрят субстрат в камера за растеж или реактор	Материалът, който трябва да се отлага, се загрява при вакуумни условия
Прецизен контрол на процеса на растеж на тънките филми	Прецизен контрол на дебелината и състава на порасления слой
Използва се в приложения, изискващи висококачествени епитаксиални слоеве	Използва се в приложения, изискващи изключително фини епитаксиални слоеве
Най -често използваният метод	По-скъп метод

Химическо отлагане на пари (CVD) Епитаксия на молекулярния лъч (MBE)

Химически процес Физически процес

Включва химическа реакция, която възниква, когато прекурсор на газ срещне нагрят субстрат в камера за растеж или реактор. Материалът, който трябва да се отложи, се нагрява при условия на вакуум.

Прецизен контрол на процеса на растеж на тънкия слой Прецизен контрол на дебелината и състава на отглеждания слой

Използвани в приложения, изискващи висококачествени епитаксиални слоеве, използвани в приложения, изискващи изключително фини епитаксиални слоеве

Най -често използваният метод по -скъп метод

Процесът на епитаксия е от решаващо значение за производството на полупроводници; Той оптимизира работата на

полупроводникови устройства и интегрални схеми. Това е един от основните процеси в производството на полупроводникови устройства, който влияе върху качеството, характеристиките и електрическите характеристики на устройството.