In de halfgeleiderindustrieketen, vooral in de derde generatie halfgeleiderindustrieketen (halfgeleider met brede bandafstand), zijn er substraten enepitaxiaallagen. Wat is de betekenis van deepitaxiaallaag? Wat is het verschil tussen het substraat en het substraat?
Het substraat is eenwafeltjegemaakt van halfgeleider monokristallijne materialen. Het substraat kan direct in de ondergrond terechtkomenwafeltjeproductielink om halfgeleiderapparaten te produceren, of het kan worden verwerkt doorepitaxiaalproces om epitaxiale wafels te produceren. Het substraat is de onderkant van dewafeltje(knip de wafel uit, je kunt de ene na de andere dobbelsteen krijgen en deze vervolgens verpakken om de legendarische chip te worden) (in feite is de onderkant van de chip over het algemeen bedekt met een laag goud aan de achterkant, gebruikt als een "aarde" -verbinding, maar het wordt gemaakt in het backproces) en de basis die de volledige ondersteunende functie vervult (de wolkenkrabber in de chip is op het substraat gebouwd).
Epitaxie verwijst naar het proces van het laten groeien van een nieuw monokristal op een monokristallijn substraat dat zorgvuldig is verwerkt door snijden, slijpen, polijsten, enz. Het nieuwe monokristal kan van hetzelfde materiaal zijn als het substraat, of het kan een ander materiaal zijn. (homoepitaxiaal of heteroepitaxiaal).
Omdat de nieuw gevormde enkele kristallaag langs de kristalfase van het substraat groeit, wordt deze een epitaxiale laag genoemd (meestal enkele micron dik). Neem silicium als voorbeeld: de betekenis van epitaxiale groei van silicium is het laten groeien van een kristallaag met een goede integriteit van de roosterstructuur. op een silicium monokristallijn substraat met een bepaalde kristaloriëntatie en verschillende soortelijke weerstand en dikte als het substraat), en het substraat met de epitaxiale laag wordt een epitaxiale wafel genoemd (epitaxiale wafel = epitaxiale laag + substraat). De vervaardiging van het apparaat wordt uitgevoerd op de epitaxiale laag.
Epitaxialiteit is onderverdeeld in homo-epitaxialiteit en hetero-epitaxialiteit. Homoepitaxialiteit is het laten groeien van een epitaxiale laag van hetzelfde materiaal als het substraat op het substraat. Wat is de betekenis van homo-epitaxialiteit? – Verbeter de productstabiliteit en betrouwbaarheid. Hoewel homo-epitaxialiteit het laten groeien van een epitaxiale laag van hetzelfde materiaal als het substraat betekent, kan het, hoewel het materiaal hetzelfde is, de materiaalzuiverheid en uniformiteit van het wafeloppervlak verbeteren. Vergeleken met de gepolijste wafels die zijn verwerkt door mechanisch polijsten, heeft het substraat dat is verwerkt door epitaxialiteit een hoge oppervlaktevlakheid, hoge zuiverheid, minder micro-defecten en minder oppervlakteonzuiverheden. Daarom is de soortelijke weerstand uniformer en is het gemakkelijker om oppervlaktedefecten zoals oppervlaktedeeltjes, stapelfouten en dislocaties te beheersen. Epitaxie verbetert niet alleen de productprestaties, maar zorgt ook voor productstabiliteit en betrouwbaarheid.
Wat zijn de voordelen van het epitaxiaal maken van een nieuwe laag siliciumatomen op het siliciumwafelsubstraat? Bij het CMOS-siliciumproces is epitaxiale groei (EPI, epitaxiaal) op het wafersubstraat een zeer kritische processtap.
1. Verbeter de kristalkwaliteit
Initiële substraatdefecten en onzuiverheden: Het wafersubstraat kan tijdens het productieproces bepaalde defecten en onzuiverheden vertonen. De groei van de epitaxiale laag kan een enkelkristallijne siliciumlaag van hoge kwaliteit, met weinig defecten en onzuiverhedenconcentratie op het substraat genereren, wat erg belangrijk is voor de daaropvolgende vervaardiging van apparaten. Uniforme kristalstructuur: Epitaxiale groei kan zorgen voor een meer uniforme kristalstructuur, de invloed van korrelgrenzen en defecten in het substraatmateriaal verminderen en zo de kristalkwaliteit van de gehele wafer verbeteren.
2. Verbeter de elektrische prestaties
Optimaliseer de kenmerken van het apparaat: Door een epitaxiale laag op het substraat te laten groeien, kunnen de dopingconcentratie en het type silicium nauwkeurig worden gecontroleerd om de elektrische prestaties van het apparaat te optimaliseren. De dotering van de epitaxiale laag kan bijvoorbeeld de drempelspanning en andere elektrische parameters van de MOSFET nauwkeurig aanpassen. Verminder de lekstroom: hoogwaardige epitaxiale lagen hebben een lagere defectdichtheid, waardoor de lekstroom in het apparaat wordt verminderd, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat worden verbeterd.
3. Ondersteuning van geavanceerde procesknooppunten
Het verkleinen van de featuregrootte: In kleinere procesknooppunten (zoals 7 nm, 5 nm) blijft de featuregrootte van het apparaat krimpen, waardoor meer verfijnde en hoogwaardige materialen nodig zijn. Epitaxiale groeitechnologie kan aan deze eisen voldoen en de productie van geïntegreerde schakelingen met hoge prestaties en hoge dichtheid ondersteunen. Verbeter de doorslagspanning: De epitaxiale laag kan worden ontworpen om een hogere doorslagspanning te hebben, wat van cruciaal belang is voor de productie van apparaten met hoog vermogen en hoge spanning. Bij vermogensapparaten kan de epitaxiale laag bijvoorbeeld de doorslagspanning van het apparaat verhogen en het veilige werkingsbereik vergroten.
4. Procescompatibiliteit en meerlaagse structuur
Meerlaagse structuur: Epitaxiale groeitechnologie maakt het mogelijk om meerlaagse structuren op een substraat te laten groeien, en verschillende lagen kunnen verschillende dopingconcentraties en typen hebben. Dit is zeer nuttig bij het vervaardigen van complexe CMOS-apparaten en het bereiken van driedimensionale integratie. Compatibiliteit: Het epitaxiale groeiproces is zeer compatibel met bestaande CMOS-productieprocessen en kan eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande productieprocessen zonder de proceslijnen aanzienlijk te wijzigen.
Posttijd: 16 juli 2024