V verigi polprevodniške industrije, zlasti v industrijski verigi polprevodnikov tretje generacije (polprevodnikov s široko pasovno vrzeljo), obstajajo substrati inepitaksialnoplasti. Kakšen je pomenepitaksialnoplast? Kakšna je razlika med substratom in substratom?
Substrat je aoblatiz polprevodniških enokristalnih materialov. Substrat lahko neposredno vstopi voblatproizvodno povezavo za proizvodnjo polprevodniških naprav ali pa ga lahko obdelujeepitaksialnopostopek za izdelavo epitaksialnih rezin. Substrat je dnooblat(prerežete rezino, dobite lahko eno kocko za drugo in jo nato zapakirate, da postane legendarni čip) (pravzaprav je dno čipa na splošno prevlečeno s plastjo zadnjega zlata, ki se uporablja kot »ozemljitvena« povezava, vendar je narejen v povratnem procesu), in osnova, ki nosi celotno nosilno funkcijo (nebotičnik v čipu je zgrajen na substratu).
Epitaksija se nanaša na postopek gojenja novega monokristala na monokristalnem substratu, ki je bil skrbno obdelan z rezanjem, brušenjem, poliranjem itd. Novi monokristal je lahko enak material kot substrat ali pa je drugačen material (homoepitaksialno ali heteroepitaksialno).
Ker na novo nastala monokristalna plast raste vzdolž kristalne faze substrata, se imenuje epitaksialna plast (običajno debela več mikronov. Vzemimo silicij kot primer: pomen epitaksialne rasti silicija je rast kristalne plasti z dobro celovitostjo mrežne strukture na silicijevem monokristalnem substratu z določeno kristalno orientacijo in različno upornostjo in debelino kot substrat), substrat z epitaksialno plastjo pa imenujemo epitaksialna rezina (epitaksialna rezina = epitaksialna plast + substrat). Izdelava naprave poteka na epitaksialnem sloju.
Epitaksialnost delimo na homoepitaksialnost in heteroepitaksialnost. Homoepitaksialnost je gojenje epitaksialne plasti iz istega materiala kot substrat na substratu. Kakšen je pomen homoepitaksialnosti? – Izboljšajte stabilnost in zanesljivost izdelka. Čeprav je homoepitaksialnost gojenje epitaksialne plasti iz istega materiala kot substrat, lahko izboljša čistost materiala in enotnost površine rezine, čeprav je material enak. V primerjavi s poliranimi rezinami, obdelanimi z mehanskim poliranjem, ima substrat, obdelan z epitaksičnostjo, visoko ravnost površine, visoko čistost, manj mikro napak in manj površinskih nečistoč. Zato je upornost bolj enakomerna in lažje je nadzorovati površinske napake, kot so površinski delci, napake zlaganja in dislokacije. Epitaksija ne le izboljša učinkovitost izdelka, ampak tudi zagotavlja stabilnost in zanesljivost izdelka.
Kakšne so prednosti izdelave druge plasti silicijevih atomov epitaksialno na substratu silicijeve rezine? V silicijevem procesu CMOS je epitaksialna rast (EPI, epitaksialna) na substratu rezine zelo kritičen procesni korak.
1. Izboljšajte kakovost kristalov
Začetne napake substrata in nečistoče: substrat rezin ima lahko med proizvodnim procesom določene napake in nečistoče. Rast epitaksialne plasti lahko ustvari visokokakovostno enokristalno silicijevo plast z nizkimi napakami in koncentracijo nečistoč na substratu, kar je zelo pomembno za kasnejšo izdelavo naprav. Enotna kristalna struktura: Epitaksialna rast lahko zagotovi bolj enotno kristalno strukturo, zmanjša vpliv meja zrn in napak v substratnem materialu ter tako izboljša kristalno kakovost celotne rezine.
2. Izboljšajte električno zmogljivost
Optimizirajte značilnosti naprave: z gojenjem epitaksialne plasti na substratu je mogoče natančno nadzorovati koncentracijo dopinga in vrsto silicija, da optimizirate električno zmogljivost naprave. Na primer, dopiranje epitaksialne plasti lahko natančno prilagodi mejno napetost in druge električne parametre MOSFET-a. Zmanjšajte tok uhajanja: visokokakovostni epitaksialni sloji imajo nižjo gostoto napak, kar pomaga zmanjšati tok uhajanja v napravi, s čimer se izboljša delovanje in zanesljivost naprave.
3. Podpira napredna procesna vozlišča
Zmanjšanje velikosti funkcij: V manjših procesnih vozliščih (kot so 7nm, 5nm) se velikost funkcij naprave še naprej zmanjšuje, kar zahteva bolj rafinirane in visokokakovostne materiale. Tehnologija epitaksialne rasti lahko izpolni te zahteve in podpira visokozmogljivo proizvodnjo integriranih vezij z visoko gostoto. Izboljšajte prebojno napetost: epitaksialni sloj je mogoče oblikovati tako, da ima višjo prebojno napetost, kar je ključnega pomena za proizvodnjo visokozmogljivih in visokonapetostnih naprav. Na primer, v močnostnih napravah lahko epitaksialna plast poveča prebojno napetost naprave in poveča varno območje delovanja.
4. Združljivost procesov in večplastna struktura
Večplastna struktura: Tehnologija epitaksialne rasti omogoča gojenje večplastnih struktur na substratu, različne plasti pa imajo lahko različne koncentracije in vrste dopinga. To je zelo koristno za izdelavo kompleksnih naprav CMOS in doseganje tridimenzionalne integracije. Združljivost: Postopek epitaksialne rasti je zelo združljiv z obstoječimi proizvodnimi procesi CMOS in ga je mogoče preprosto integrirati v obstoječe proizvodne procese brez bistvenega spreminjanja procesnih linij.
Čas objave: 16. julij 2024