Mi az a félvezető epitaxiás folyamat?

Ideális integrált áramkörök vagy félvezető eszközök tökéletes kristályos alaprétegre építeni. Aepitaxia(epi) eljárás a félvezetőgyártásban egy finom, általában körülbelül 0,5-20 mikronos egykristályos réteg felvitele egy egykristályos hordozóra. Az epitaxiás eljárás fontos lépés a félvezető eszközök gyártásában, különösen a szilícium lapkagyártásban.

Epitaxia (EPI) folyamat félvezető gyártásban

Az epitaxia áttekintése a félvezetőgyártásban
Mi az	Az epitaxiás (epi) eljárás a félvezetőgyártásban lehetővé teszi egy vékony kristályréteg növekedését adott orientációban a kristályos hordozó tetején.
Cél	A félvezetőgyártásban az epitaxiás folyamat célja az elektronok hatékonyabb szállítása az eszközön keresztül. A félvezető eszközök konstrukciójában epitaxia rétegeket alkalmaznak, hogy finomítsák és egységessé tegyék a szerkezetet.
Folyamat	Az epitaxia folyamat lehetővé teszi a magasabb tisztaságú epitaxiális rétegek növekedését ugyanazon anyag szubsztrátján. Néhány félvezető anyagban, például heterojunkciós bipoláris tranzisztorokban (HBT) vagy fém -oxid félvezető mező -effektus tranzisztorok (MOSFET) -ben az epitaxia folyamatot használják a szubsztráttól eltérő anyagréteg termesztésére. Az epitaxi folyamat lehetővé teszi az alacsony sűrűségű adalékolt réteg növelését egy erősen adalékolt anyag rétegén.

Az epitaxia áttekintése a félvezető gyártásában

Mi ez az epitaxia (EPI) eljárása a félvezető gyártásában lehetővé teszi egy vékony kristályos réteg növekedését egy adott orientációban egy kristályos szubsztrát tetején.

A félvezető gyártás céljából az epitaxia folyamat célja az, hogy az elektronok hatékonyabban szállítsák az eszközön keresztül. A félvezető eszközök felépítésében az epitaxi rétegeket tartalmazzák a szerkezet finomításához és egységessé tételéhez.

Folyamat AepitaxiaAz eljárás lehetővé teszi nagyobb tisztaságú epitaxiális rétegek növekedését ugyanazon anyagú hordozón. Egyes félvezető anyagokban, mint például a heterojunkciós bipoláris tranzisztorok (HBT-k) vagy a fém-oxid félvezető térhatású tranzisztorok (MOSFET-ek), az epitaxiás eljárást a hordozótól eltérő anyagréteg növesztésére használják. Ez az epitaxiás eljárás, amely lehetővé teszi egy kis sűrűségű adalékolt réteg növesztését egy erősen adalékolt anyagrétegen.

Az epitaxiás folyamat áttekintése a félvezetőgyártásban

A félvezető gyártásban az epitaxia (EPI) folyamat lehetővé teszi egy vékony kristályos réteg növekedését egy adott orientációban egy kristályos szubsztrát tetején.

A félvezető gyártás céljából az epitaxia folyamat célja az, hogy az elektronokat hatékonyabban szállítsák. A félvezető eszközök felépítésében az epitaxi rétegeket tartalmazzák a szerkezet finomításához és egységessé tételéhez.

Az epitaxia folyamat lehetővé teszi a magasabb tisztaságú epitaxiális rétegek növekedését ugyanazon anyag szubsztrátján. Néhány félvezető anyagban, például heterojunkciós bipoláris tranzisztorokban (HBT) vagy fém -oxid félvezető mező -effektus tranzisztorok (MOSFET) -ben az epitaxia folyamatot használják a szubsztráttól eltérő anyagréteg termesztésére. Az epitaxi folyamat lehetővé teszi az alacsony sűrűségű adalékolt réteg növelését egy erősen adalékolt anyag rétegén.

Az epitaxiális folyamatok típusai a félvezetőgyártásban

Az epitaxiális folyamatban a növekedési irányt a mögöttes szubsztrátkristály határozza meg. A lerakódás megismétlésétől függően lehet egy vagy több epitaxiális réteg. Az epitaxiális folyamatok felhasználhatók olyan vékony anyagrétegek kialakítására, amelyek azonos vagy eltérőek a kémiai összetételben és a mögöttes szubsztráthoz képest.

Kétféle EPI -folyamat
Jellemzők	Homoepitaxia	Heteroepitaxia
Növekedési rétegek	Az epitaxiális növekedési réteg ugyanolyan anyag, mint a szubsztrát réteg	Az epitaxiális növekedési réteg a szubsztrátrétegtől eltérő anyag
Kristályszerkezet és rács	A szubsztrát és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsos állandója azonos	A hordozó és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsállandója eltérő
Példák	A nagy tisztaságú szilícium epitaxiális növekedése szilícium szubsztráton	A gallium -arzenid epitaxiális növekedése szilícium szubsztráton
Alkalmazások	Félvezető eszközszerkezetek, amelyek különböző doppingszintű rétegeket vagy tiszta filmeket igényelnek kevésbé tiszta szubsztrátokon	Félvezető eszközszerkezetek, amelyek különféle anyagok rétegeit igényelnek, vagy építési kristályos fóliákat igényelnek, amelyeket nem lehet egyetlen kristályként beszerezni

Kétféle EPI -folyamat

JellemzőkHomoepitaxia Heteroepitaxia

Növekedési rétegek Az epitaxiális növekedési réteg ugyanolyan anyag, mint a szubsztrátréteg Az epitaxiális növekedési réteg más anyag, mint a szubsztrátréteg

Kristályszerkezet és rács A szubsztrát és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsállandója azonos A hordozó és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsállandója eltérő

Példák a nagy tisztaságú szilícium epitaxiális növekedése szilícium szubsztráton a gallium arzenid epitaxiális növekedése a szilícium szubsztráton

Alkalmazások Félvezető eszközszerkezetek, amelyek különböző doppingszintű rétegeket vagy tiszta filmeket igényelnek kevésbé tiszta szubsztrátokon, félvezető eszközszerkezetek, amelyek különféle anyagok rétegeit igényelnek, vagy az anyagkristályos filmek építése, amelyeket nem lehet egyetlen kristályként beszerezni

Kétféle EPI -folyamat

Jellemzők Homoepitaxy heteroepitaxia

Növekedési réteg Az epitaxiális növekedési réteg ugyanolyan anyag, mint a szubsztrátréteg Az epitaxiális növekedési réteg más anyag, mint a szubsztrátréteg

Kristályszerkezet és rács A szubsztrát és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsállandója azonos A hordozó és az epitaxiális réteg kristályszerkezete és rácsállandója eltérő

Példák Nagy tisztaságú szilícium epitaxiás növekedése szilícium hordozón Gallium-arzenid epitaxiás növekedése szilícium hordozón

Alkalmazások Félvezető eszközszerkezetek, amelyek különböző adalékolási szintű rétegeket vagy tiszta filmeket igényelnek kevésbé tiszta hordozókon. Félvezető eszközszerkezetek, amelyek különböző anyagokból álló rétegeket igényelnek, vagy olyan anyagokból kristályos filmeket építenek, amelyeket nem lehet egykristályként előállítani

Az epitaxiális folyamatokat befolyásoló tényezők a félvezető gyártásában

 

Tényezők	Leírás
Hőmérséklet	Befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét. Az epitaxia folyamatához szükséges hőmérséklet magasabb, mint a szobahőmérséklet, és az érték az epitaxia típusától függ.
Nyomás	Befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét.
Hibák	Az epitaxia hibái hibás ostyákhoz vezetnek. Az epitaxia eljáráshoz szükséges fizikai feltételeket meg kell tartani a hibamentes epitaxiális réteg növekedése érdekében.
Kívánt pozíció	Az epitaxia folyamatának a kristály megfelelő helyzetén kell növekednie. A növekedés megakadályozása érdekében azokat a területeket, ahol a növekedés nem kívánatos a folyamat során.
Öndoppingolás	Mivel az epitaxiás folyamatot magas hőmérsékleten hajtják végre, az adalékanyag atomok képesek lehetnek változásokat előidézni az anyagban.

Tényezők leírása

A hőmérséklet befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét. Az epitaxia eljáráshoz szükséges hőmérséklet magasabb, mint a szobahőmérséklet, és az érték az epitaxia típusától függ.

A nyomás Befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét.

Az epitaxia hibáinak hibái hibás ostyákhoz vezetnek. Az epitaxia eljáráshoz szükséges fizikai feltételeket meg kell tartani a hibamentes epitaxiális réteg növekedése érdekében.

Kívánt helyzet Az epitaxiás folyamatnak a kristály megfelelő helyzetén kell növekednie. Azokat a területeket, ahol a folyamat során nem kívánatos a növekedés, megfelelően be kell vonni a növekedés megakadályozása érdekében.

Önadalékolás Mivel az epitaxiás folyamatot magas hőmérsékleten hajtják végre, az adalékanyag atomok képesek lehetnek változásokat előidézni az anyagban.

Faktorleírás

Hőmérséklet Befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét. Az epitaxiás folyamathoz szükséges hőmérséklet magasabb, mint a szobahőmérséklet, és az érték az epitaxia típusától függ.

A nyomás befolyásolja az epitaxia sebességét és az epitaxiális réteg sűrűségét.

Az epitaxia hibáinak hibái hibás ostyákhoz vezetnek. Az epitaxia eljáráshoz szükséges fizikai feltételeket meg kell tartani a hibamentes epitaxiális réteg növekedése érdekében.

A kívánt helyen az epitaxia folyamatának a kristály megfelelő helyén kell növekednie. A növekedés megakadályozása érdekében helyesen be kell vonni azokat a területeket, ahol a növekedés nem kívánatos.

Az ön-dopping, mivel az epitaxia eljárást magas hőmérsékleten hajtják végre, az adalékanyag-atomok képesek lehetnek az anyag változására.

Epitaxiális sűrűség és sebesség

Az epitaxiális növekedés sűrűsége az atomok mennyiségénkénti atomok száma az epitaxiális növekedési rétegben. Az olyan tényezők, mint a hőmérséklet, a nyomás és a félvezető szubsztrát típusa, befolyásolják az epitaxiális növekedést. Általában az epitaxiális réteg sűrűsége a fenti tényezőktől függ. Az epitaxiális réteg növekedésének sebességét epitaxia sebességének nevezzük.

Ha az epitaxiát a megfelelő helyen és irányban termesztik, a növekedési ütem magas lesz, és fordítva. Az epitaxiális réteg sűrűségéhez hasonlóan az epitaxia sebessége is függ olyan fizikai tényezőktől, mint a hőmérséklet, a nyomás és a szubsztrátum típusa.

Az epitaxiális ráta magas hőmérsékleten és alacsony nyomáson nő. Az epitaxia sebessége a szubsztrát szerkezetének orientációjától, a reaktánsok koncentrációjától és az alkalmazott növekedési technikától is függ.

Epitaxia folyamat módszerei

Számos epitaxiás módszer létezik:folyadékfázisú epitaxia (LPE), hibrid gőzfázisú epitaxia, szilárd fázisú epitaxia,atomi réteglerakódás, kémiai gőzlerakódás, molekuláris sugár epitaxiastb. Hasonlítsuk össze két epitaxia folyamatot: CVD és MBE.

Kémiai gőzlerakódás (CVD) molekuláris sugár epitaxia (MBE)

Kémiai folyamat Fizikai folyamat

Olyan kémiai reakciót foglal magában, amely akkor fordul elő, amikor egy gáz prekurzor megfelel a növekedési kamrában vagy a reaktorban fűtött szubsztrátnak. A lerakódni kívánt anyagot vákuum körülmények között hevítik

A film növekedési folyamatának precíz szabályozása A növesztett réteg vastagságának és összetételének precíz szabályozása

Kiváló minőségű epitaxiális rétegeket igénylő alkalmazásokhoz Rendkívül finom epitaxiális rétegeket igénylő alkalmazásokhoz

A leggyakrabban használt módszer drágább módszer

Kémiai gőzlerakódás (CVD)	Molekuláris gerenda -epitaxia (MBE)
Vegyi folyamat	Fizikai folyamat
Olyan kémiai reakciót foglal magában, amely akkor megy végbe, amikor egy gázprekurzor találkozik egy fűtött szubsztrátummal egy növekedési kamrában vagy reaktorban	A lerakódni kívánt anyagot vákuum körülmények között melegítik
A vékony film növekedési folyamatának pontos ellenőrzése	A megnövekedett réteg vastagságának és összetételének pontos szabályozása
Kiváló minőségű epitaxiális rétegeket igénylő alkalmazásokban használatos	Rendkívül finom epitaxiális rétegeket igénylő alkalmazásokban használnak
Leggyakrabban használt módszer	Drágább módszer

Kémiai gőzleválasztás (CVD) Molekulasugaras epitaxia (MBE)

Kémiai folyamat Fizikai folyamat

Olyan kémiai reakciót foglal magában, amely akkor fordul elő, amikor egy gáz prekurzor megfelel a növekedési kamrában vagy a reaktorban fűtött szubsztrátnak. A lerakódni kívánt anyagot vákuum körülmények között hevítik

A vékony film növekedési folyamatának pontos ellenőrzése A felnőtt réteg vastagságának és összetételének pontos szabályozása

Kiváló minőségű epitaxiális rétegeket igénylő alkalmazásokhoz Olyan alkalmazásokhoz használják, amelyek rendkívül finom epitaxiális rétegeket igényelnek

Leggyakrabban használt módszer Drágább módszer

Az epitaxia folyamat kritikus jelentőségű a félvezető gyártásában; Optimalizálja a teljesítményét

félvezető eszközök és integrált áramkörök. Ez az egyik fő folyamat a félvezető eszközök gyártásában, amely befolyásolja az eszköz minőségét, jellemzőit és elektromos teljesítményét.