Що таке напівпровідниковий процес епітакси?

Він ідеально підходить для створення інтегральних схем або напівпровідникових пристроїв на ідеальному кристалічному базовому шарі. TheепітаксіяПроцес (epi) у виробництві напівпровідників спрямований на осадження тонкого монокристалічного шару, як правило, приблизно від 0,5 до 20 мікрон, на монокристалічній підкладці. Процес епітаксії є важливим кроком у виробництві напівпровідникових приладів, особливо у виробництві кремнієвих пластин.

Процес епітаксії (EPI) у виробництві напівпровідників

Огляд епітаксії у виробництві напівпровідників
Що це таке	Процес епітакси (EPI) у виробництві напівпровідників дозволяє рости тонкого кристалічного шару в заданій орієнтації на вершині кристалічного підкладки.
Ціль	У напівпровідниковому виробництві мета процесу епітакси - зробити електрони більш ефективно транспортувати через пристрій. При побудові напівпровідникових пристроїв шари епітакси включаються для вдосконалення та створення структури рівномірною.
процес	Процес епітаксії дозволяє вирощувати епітаксійні шари вищої чистоти на підкладці з того самого матеріалу. У деяких напівпровідникових матеріалах, таких як біполярні транзистори з гетеропереходом (HBT) або металооксидні напівпровідникові польові транзистори (MOSFET), процес епітаксії використовується для вирощування шару матеріалу, відмінного від підкладки. Саме процес епітаксії дає змогу виростити легований шар низької щільності на шарі сильно легованого матеріалу.

Огляд епітаксії у виробництві напівпровідників

Що це процес епітаксії (EPI) у напівпровідниковому виробництві дозволяє рости тонкого кристалічного шару в заданій орієнтації на вершині кристалічного підкладки.

Мета У виробництві напівпровідників мета процесу епітаксії полягає в тому, щоб зробити транспорт електронів більш ефективним через пристрій. У конструкції напівпровідникових приладів додають шари епітаксії, щоб покращити та зробити структуру однорідною.

Оброблятиепітаксіяпроцес дозволяє вирощувати епітаксійні шари вищої чистоти на підкладці з того самого матеріалу. У деяких напівпровідникових матеріалах, таких як біполярні транзистори з гетеропереходом (HBT) або металооксидні напівпровідникові польові транзистори (MOSFET), процес епітаксії використовується для вирощування шару матеріалу, відмінного від підкладки. Саме процес епітаксії дає змогу виростити легований шар низької щільності на шарі сильно легованого матеріалу.

Огляд процесу епітаксії у виробництві напівпровідників

Що це таке Процес епітаксії (епі) ​​у виробництві напівпровідників дозволяє вирощувати тонкий кристалічний шар у заданій орієнтації поверх кристалічної підкладки.

Метою процесу епітаксії у виробництві напівпровідників є підвищення ефективності транспортування електронів через пристрій. У конструкції напівпровідникових приладів додають шари епітаксії, щоб покращити та зробити структуру однорідною.

Процес епітаксії дозволяє вирощувати епітаксійні шари вищої чистоти на підкладці з того самого матеріалу. У деяких напівпровідникових матеріалах, таких як біполярні транзистори з гетеропереходом (HBT) або металооксидні напівпровідникові польові транзистори (MOSFET), процес епітаксії використовується для вирощування шару матеріалу, відмінного від підкладки. Саме процес епітаксії дає змогу вирощувати легований шар низької щільності на шарі сильнолегованого матеріалу.

Типи епітаксійних процесів у виробництві напівпровідників

У епітаксіальному процесі напрямок росту визначається кристалом підкладки, що лежить під ним. Залежно від повторюваності осадження може бути один або декілька епітаксійних шарів. Епітаксійні процеси можуть бути використані для формування тонких шарів матеріалу, однакового або відмінного за хімічним складом і структурою від базової підкладки.

Два типи процесів Epi
характеристики	Гомоепітаксія	Гетероепітакція
Шари росту	Епітаксіальний шар росту - той самий матеріал, що і шар субстрату	Епітаксіальний наростаючий шар відрізняється від матеріалу підкладки
Кристалічна структура та решітка	Кристалічна структура та константа решітки субстрату та епітаксіального шару однакові	Кристалічна структура та постійна решітки підкладки та епітаксійного шару різні
Приклади	Епітаксійне вирощування кремнію високої чистоти на кремнієвій підкладці	Епітаксіальний ріст арсеніду галію на кремнієвому субстраті
Додатки	Структури напівпровідникових пристроїв, які вимагають шарів різних рівнів легування або чистих плівок на менш чистих підкладках	Структури напівпровідникових пристроїв, які вимагають шарів різних матеріалів або створення кристалічних плівок з матеріалів, які неможливо отримати як монокристали

Два типи процесів Epi

ХарактеристикиHomoepitaxy heteroепітаксія

Нарощувальні шари Епітаксіальний нарощувальний шар – це той самий матеріал, що й шар підкладки Епітаксіальний нарощувальний шар – це інший матеріал, ніж шар підкладки

Кристалічна структура та ґратка Кристалічна структура та постійна ґратки підкладки та епітаксійного шару однакові Кристалічна структура та постійна ґратки підкладки та епітаксійного шару різні

Приклади епітаксіальний ріст високоочитої кремнію на кремнієвому субстраті епітаксіальний ріст арсеніду галію на кремнієвій субстраті

Застосування Структури напівпровідникових пристроїв, що вимагають шарів з різними рівнями легування або чистих плівок на менш чистих підкладках. Структури напівпровідникових пристроїв, що вимагають шарів різних матеріалів або створення кристалічних плівок з матеріалів, які не можуть бути отримані як монокристали

Два типи процесів Epi

Характеристика гомоепітаксії гетероепітаксії

Шар росту Епітаксіальний шар росту - той самий матеріал, що і шар субстрату, епітаксіальний шар росту - це інший матеріал, ніж шар субстрату

Кристалічна структура та решітка

Приклади епітаксіальний ріст кремнію високої чистоти на кремнієвому субстраті епітаксіальний ріст арсеніду галію на кремнієвому субстраті

Застосування напівпровідникові конструкції пристроїв, які потребують шарів різних рівнів допінгу або чистих плівок на менш чистих субстратах напівпровідникових пристроїв, які потребують шарів різних матеріалів або будують кристалічні плівки матеріалів, які не можуть бути отримані як монокристали

Фактори, що впливають на епітаксіальні процеси у виробництві напівпровідників

 

Фактори	опис
Температура	Впливає на швидкість епітаксії та щільність епітаксійного шару. Температура, необхідна для процесу епітаксії, вища за кімнатну, і значення залежить від типу епітаксії.
Тиск	Впливає на швидкість епітакси та щільність епітаксіального шару.
Дефекти	Дефекти епітаксії призводять до дефектних пластин. Для бездефектного росту епітаксійного шару слід підтримувати фізичні умови, необхідні для процесу епітаксії.
Бажане положення	Процес епітаксії повинен рости на правильному положенні кристала. Ділянки, де ріст небажаний під час процесу, повинні бути належним чином покриті, щоб запобігти росту.
Самодопінг	Оскільки процес епітакси проводиться при високих температурах, атоми допантів можуть мати можливість внести зміни в матеріал.

Опис факторів

Температура впливає на швидкість епітаксії та щільність епітаксійного шару. Температура, необхідна для процесу епітаксії, вища за кімнатну, і значення залежить від типу епітаксії.

Тиск Впливає на швидкість епітаксії та щільність епітаксійного шару.

Дефекти Дефекти епітаксії призводять до дефектних пластин. Для бездефектного росту епітаксійного шару слід підтримувати фізичні умови, необхідні для процесу епітаксії.

Бажане положення Процес епітаксії повинен рости на правильному положенні кристала. Ділянки, де ріст небажаний під час процесу, повинні бути належним чином покриті, щоб запобігти росту.

Самолегування Оскільки процес епітаксії виконується при високих температурах, атоми легуючої домішки можуть спричиняти зміни в матеріалі.

Опис фактора

Температура впливає на швидкість епітаксії та щільність епітаксійного шару. Температура, необхідна для процесу епітаксії, вища за кімнатну, і значення залежить від типу епітаксії.

Тиск впливає на швидкість епітаксії та щільність епітаксійного шару.

Дефекти дефектів епітакси призводять до дефектних вафель. Фізичні умови, необхідні для процесу епітакси, повинні підтримуватися для зростання без дефектів епітаксіального шару.

Бажане розташування Процес епітаксії повинен рости в потрібному місці кристала. Області, де зростання не бажано під час цього процесу, повинні бути належним чином покриті для запобігання зростанню.

Самооперація Оскільки процес епітакси проводиться при високих температурах, атоми допантів можуть мати можливість внести зміни в матеріал.

Епітаксіальна щільність та швидкість

Щільність епітаксіального росту - це кількість атомів на одиницю об'єму матеріалу в епітаксіальному шарі росту. Такі фактори, як температура, тиск та тип напівпровідникового субстрату, впливають на епітаксіальний ріст. Як правило, щільність епітаксіального шару залежить від вищезазначених факторів. Швидкість, з якою зростає епітаксіальний шар, називається швидкістю епітакси.

Якщо епітаксія вирощується в правильному місці та орієнтації, швидкість росту буде високою, і навпаки. Подібно до щільності епітаксійного шару, швидкість епітаксії також залежить від таких фізичних факторів, як температура, тиск і тип матеріалу підкладки.

Епітаксіальна швидкість збільшується при високих температурах та низькому тиску. Швидкість епітакси також залежить від орієнтації структури субстрату, концентрації реагентів та застосовуваної методики росту.

Методи епітаксії

Існує кілька методів епітаксії:Епітаксія рідкої фази （LPE）, гібридна парофазова епітаксія, твердофазна епітаксія,Осадження атомного шару, хімічне осадження з парової фази, молекулярно-променева епітаксія, тощо. Порівняємо два процеси епітаксії: CVD та MBE.

Хімічне осадження пари (CVD) епітаксія молекулярного променя (MBE)

Хімічний процес Фізичний процес

Включає хімічну реакцію, яка відбувається, коли попередник газу зустрічається з нагрітою підкладкою в камері вирощування або реакторі. Матеріал, який потрібно осадити, нагрівається в умовах вакууму.

Точний контроль процесу росту плівки Точний контроль товщини та складу вирощеного шару

Для застосувань, які потребують високоякісних епітаксійних шарів. Для застосувань, які потребують надзвичайно тонких епітаксіальних шарів

Найчастіше використовується метод дорожче метод

Хімічне осадження пари (CVD)	Епітаксія молекулярного променя (MBE)
Хімічний процес	Фізичний процес
Передбачає хімічну реакцію, яка виникає, коли попередник газу відповідає нагрітому субстрату в камері росту або реактора	Матеріал, який слід осідати, нагрівається у вакуумних умовах
Точний контроль процесу росту тонкої плівки	Точний контроль товщини та складу вирощеного шару
Використовується в програмах, що вимагають високоякісних епітаксійних шарів	Використовується в програмах, що потребують надзвичайно тонких епітаксіальних шарів
Найпоширеніший метод	Більш дорогий спосіб

Хімічне осадження пари (CVD) епітаксія молекулярного променя (MBE)

Хімічний процес Фізичний процес

Передбачає хімічну реакцію, яка виникає, коли попередник газу відповідає нагрітому субстрату в камері росту або реактора, матеріал, що підлягає осадженню, нагрівається у вакуумних умовах

Точний контроль процесу росту тонкої плівки Точний контроль товщини та складу вирощеного шару

Використовується в програмах, що вимагають високоякісних епітаксійних шарів. Використовується в програмах, що вимагають надзвичайно тонких епітаксійних шарів

Найчастіше використовується метод дорожче метод

Процес епітакси є критичним для виробництва напівпровідників; він оптимізує продуктивність

напівпровідникові прилади та інтегральні схеми. Це один із основних процесів у виробництві напівпровідникових пристроїв, який впливає на якість, характеристики та електричні характеристики пристрою.