Във веригата на полупроводниковата промишленост, особено във веригата на полупроводниковата промишленост от трето поколение (широколентови полупроводникови полупроводници), има субстрати иепитаксиаленслоеве. Какво е значението наепитаксиаленслой? Каква е разликата между субстрата и субстрата?
Субстратът е aвафлаизработени от полупроводникови монокристални материали. Субстратът може директно да влезе ввафлапроизводствена връзка за производство на полупроводникови устройства или може да се обработва отепитаксиаленпроцес за производство на епитаксиални пластини. Субстратът е дъното навафла(отрежете вафлата, можете да получите една матрица след друга и след това да я опаковате, за да се превърне в легендарния чип) (всъщност долната част на чипа обикновено е покрита със слой от обратно злато, използван като „заземяваща“ връзка, но се прави в обратния процес), и основата, която носи цялата поддържаща функция (небостъргачът в чипа е изграден върху субстрата).
Епитаксията се отнася до процеса на отглеждане на нов монокристал върху монокристален субстрат, който е внимателно обработен чрез рязане, шлайфане, полиране и т.н. Новият монокристал може да бъде от същия материал като субстрата или може да бъде различен материал (хомоепитаксиален или хетероепитаксиален).
Тъй като новоформираният единичен кристален слой расте по протежение на кристалната фаза на субстрата, той се нарича епитаксиален слой (обикновено с дебелина няколко микрона. Вземете силиций като пример: значението на силициевия епитаксиален растеж е да се развие слой от кристал с добра цялост на структурата на решетката върху силициев монокристален субстрат с определена кристална ориентация и различно съпротивление и дебелина като субстрат), а субстратът с епитаксиален слой се нарича епитаксиална пластина (епитаксиална пластина = епитаксиален слой + субстрат). Производството на устройството се извършва върху епитаксиалния слой.
Епитаксиалността се разделя на хомоепитаксиалност и хетероепитаксиалност. Хомоепитаксиалността е отглеждане на епитаксиален слой от същия материал като субстрата върху субстрата. Какво е значението на хомоепитаксиалността? – Подобрете стабилността и надеждността на продукта. Въпреки че хомоепитаксиалността е да се отглежда епитаксиален слой от същия материал като субстрата, въпреки че материалът е същият, той може да подобри чистотата на материала и еднородността на повърхността на вафлата. В сравнение с полираните пластини, обработени чрез механично полиране, субстратът, обработен чрез епитаксиалност, има висока плоскост на повърхността, висока чистота, по-малко микродефекти и по-малко повърхностни примеси. Следователно, съпротивлението е по-равномерно и е по-лесно да се контролират повърхностни дефекти като повърхностни частици, грешки при подреждане и дислокации. Епитаксията не само подобрява производителността на продукта, но също така гарантира стабилност и надеждност на продукта.
Какви са ползите от създаването на друг слой от силициеви атоми, епитаксиален върху субстрата на силициевата пластина? В CMOS силициевия процес епитаксиалното израстване (EPI, епитаксиално) върху субстрата на пластината е много критична стъпка в процеса.
1. Подобрете качеството на кристала
Първоначални дефекти и примеси на субстрата: Субстратът за пластини може да има определени дефекти и примеси по време на производствения процес. Растежът на епитаксиалния слой може да генерира висококачествен монокристален силициев слой с ниски дефекти и концентрация на примеси върху субстрата, което е много важно за последващото производство на устройства. Еднаква кристална структура: Епитаксиалният растеж може да осигури по-равномерна кристална структура, да намали влиянието на границите на зърната и дефектите в субстратния материал и по този начин да подобри кристалното качество на цялата пластина.
2. Подобрете електрическите характеристики
Оптимизиране на характеристиките на устройството: Чрез отглеждане на епитаксиален слой върху субстрата, концентрацията на допинг и типът силиций могат да бъдат прецизно контролирани, за да се оптимизира електрическото представяне на устройството. Например, легирането на епитаксиалния слой може точно да регулира праговото напрежение и други електрически параметри на MOSFET. Намалете тока на утечка: Висококачествените епитаксиални слоеве имат по-ниска плътност на дефектите, което спомага за намаляване на тока на утечка в устройството, като по този начин подобрява производителността и надеждността на устройството.
3. Поддръжка на разширени процесни възли
Намаляване на размера на характеристиките: В по-малките процесни възли (като 7nm, 5nm), размерите на характеристиките на устройството продължават да намаляват, изисквайки по-прецизни и висококачествени материали. Технологията за епитаксиален растеж може да отговори на тези изисквания и да поддържа производството на интегрални схеми с висока производителност и висока плътност. Подобряване на пробивното напрежение: Епитаксиалният слой може да бъде проектиран да има по-високо пробивно напрежение, което е критично за производството на устройства с висока мощност и високо напрежение. Например, в силовите устройства, епитаксиалният слой може да увеличи напрежението на пробив на устройството и да увеличи безопасния работен диапазон.
4. Съвместимост на процесите и многослойна структура
Многослойна структура: Технологията за епитаксиален растеж позволява отглеждането на многослойни структури върху субстрат и различните слоеве могат да имат различни допинг концентрации и видове. Това е много полезно за производството на сложни CMOS устройства и постигане на триизмерна интеграция. Съвместимост: Процесът на епитаксиален растеж е силно съвместим със съществуващите производствени процеси на CMOS и може лесно да се интегрира в съществуващи производствени процеси, без да се променят значително производствените линии.
Време на публикуване: 16 юли 2024 г