Vad är halvledare Epitaxy -process?

Det är idealiskt att bygga integrerade kretsar eller halvledarenheter på ett perfekt kristallint baslager. Deepitaxi(EPI) Process i halvledartillverkning syftar till att avsätta ett fint enkelkristallint skikt, vanligtvis cirka 0,5 till 20 mikron, på ett enkelkristallint substrat. Epitaxy -processen är ett viktigt steg i tillverkningen av halvledaranordningar, särskilt vid tillverkning av kiselskiva.

Epitaxy (EPI) -processen i halvledartillverkning

Översikt över epitaxi i halvledartillverkning
Vad är det	Epitaxy (EPI) -processen i halvledartillverkning möjliggör tillväxt av ett tunt kristallint skikt i en given orientering ovanpå ett kristallint underlag.
Mål	Vid halvledartillverkning är målet med epitaxiprocessen att få elektronerna att transporteras mer effektivt genom enheten. I konstruktionen av halvledarenheter ingår epitaxiskikt för att förfina och göra strukturen enhetlig.
Behandla	Epitaxiprocessen tillåter tillväxt av epitaxiella lager med högre renhet på ett substrat av samma material. I vissa halvledarmaterial, såsom heterojunction bipolära transistorer (HBT) eller metalloxidhalvledarfälteffekttransistorer (MOSFETs), används epitaxiprocessen för att odla ett skikt av material som skiljer sig från substratet. Det är epitaxiprocessen som gör det möjligt att odla ett lågdensitetsdopat lager på ett lager av högdopat material.

Översikt över epitaxi i halvledartillverkning

Vad är det Epitaxy (EPI) -processen i halvledartillverkning möjliggör tillväxt av ett tunt kristallint skikt i en given orientering ovanpå ett kristallint underlag.

Målet i halvledartillverkning, målet med epitaxiprocessen är att få elektronerna att transportera mer effektivt genom enheten. Vid konstruktionen av halvledaranordningar ingår epitaxylager för att förfina och göra strukturen enhetlig.

BearbetaepitaxiProcessen möjliggör tillväxt av högre renhetsepitaxiala skikt på ett underlag av samma material. I vissa halvledarmaterial, såsom bipolära transistorer av heterojunktion (HBT) eller metalloxid halvledarfälteffekttransistorer (MOSFET), används epitaxiprocessen för att odla ett lager av material som skiljer sig från substratet. Det är epitaxiprocessen som gör det möjligt att odla ett dopat lager med låg densitet på ett lager av mycket dopat material.

Översikt över epitaxiprocess i halvledartillverkning

Vad det är Epitaxiprocessen (epi) i halvledartillverkning tillåter tillväxt av ett tunt kristallint skikt i en given orientering ovanpå ett kristallint substrat.

Målet med halvledartillverkning, målet med epitaxiprocessen är att göra elektronerna som transporteras genom enheten mer effektivt. I konstruktionen av halvledarenheter ingår epitaxiskikt för att förfina och göra strukturen enhetlig.

Epitaxiprocessen möjliggör tillväxt av högre renhetsepitaxiella skikt på ett underlag av samma material. I vissa halvledarmaterial, såsom bipolära transistorer av heterojunktion (HBT) eller metalloxid halvledarfälteffekttransistorer (MOSFET), används epitaxiprocessen för att odla ett lager av material som skiljer sig från substratet. Det är epitaxiprocessen som gör det möjligt att odla ett dopat skikt med låg densitet på ett lager av mycket dopat material.

Typer av epitaxiella processer i halvledartillverkning

I den epitaxiala processen bestäms tillväxtriktningen av den underliggande substratkristallen. Beroende på upprepning av depositionen kan det finnas ett eller flera epitaxiella skikt. Epitaxiella processer kan användas för att bilda tunna lager av material som är desamma eller annorlunda i kemisk sammansättning och struktur från det underliggande underlaget.

Två typer av EPI -processer
Egenskaper	Homoepitaxi	Heteroepitaxi
Tillväxtlager	Det epitaxiella tillväxtskiktet är samma material som substratskiktet	Det epitaxiella tillväxtskiktet är ett annat material än substratskiktet
Kristallstruktur och gitter	Kristallstrukturen och gitterkonstanten för substratet och epitaxialskiktet är desamma	Kristallstrukturen och gitterkonstanten för substratet och epitaxialskiktet är olika
Exempel	Epitaxial tillväxt av högren kisel på kiselsubstrat	Epitaxiell tillväxt av galliumarsenid på kiselsubstrat
Ansökningar	Halvledarenhetsstrukturer som kräver lager med olika dopningsnivåer eller rena filmer på mindre rena substrat	Halvledarenhetsstrukturer som kräver lager av olika material eller bygger kristallina filmer av material som inte kan erhållas som enkristaller

Två typer av Epi-processer

EgenskaperHomoepitaxy heteroepitaxi

Tillväxtlager Det epitaxiella tillväxtskiktet är samma material som substratskiktet Det epitaxiella tillväxtskiktet är ett annat material än substratskiktet

Kristallstruktur och gitter Kristallstrukturen och gitterkonstanten för substratet och epitaxialskiktet är desamma som kristallstrukturen och gitterkonstanten för substratet och epitaxialskiktet är olika

Exempel Epitaxiell tillväxt av högrent kisel på kiselsubstrat Epitaxiell tillväxt av galliumarsenid på kiselsubstrat

Applikationer halvledarenhetsstrukturer som kräver lager av olika dopingnivåer eller rena filmer på mindre rena substrat halvledarenhetsstrukturer som kräver lager av olika material eller bygger kristallina filmer av material som inte kan erhållas som enstaka kristaller

Två typer av epiprocesser

Egenskaper Homoepitaxy Heteroepitaxi

Tillväxtskiktet Det epitaxiella växtskiktet är samma material som substratskiktet Det epitaxiala växtskiktet är ett annat material än substratskiktet

Kristallstruktur och gitter Kristallstrukturen och gitterkonstanten för substratet och epitaxialskiktet är desamma. Kristallstrukturen och gitterkonstanten för substratet och epitaxialskiktet är olika

Exempel Epitaxiell tillväxt av högrent kisel på kiselsubstrat Epitaxiell tillväxt av galliumarsenid på kiselsubstrat

Applikationer halvledarenhetsstrukturer som kräver lager av olika dopingnivåer eller rena filmer på mindre rena substrat halvledarenhetsstrukturer som kräver lager av olika material eller bygger kristallina filmer av material som inte kan erhållas som enstaka kristaller

Faktorer som påverkar epitaxiella processer vid halvledartillverkning

 

Faktorer	Beskrivning
Temperatur	Påverkar epitaxihastigheten och epitaxialskiktdensiteten. Temperaturen som krävs för epitaxiprocessen är högre än rumstemperatur och värdet beror på typen av epitaxi.
Tryck	Påverkar epitaxihastigheten och epitaxilagerdensiteten.
Defekter	Defekter i epitaxi leder till defekta skivor. De fysiska förhållandena som krävs för epitaxiprocessen bör upprätthållas för defektfri epitaxialskiktstillväxt.
Önskad position	Epitaxiprocessen bör växa på rätt position av kristallen. De områden där tillväxt inte önskas under processen bör vara ordentligt belagda för att förhindra tillväxt.
Självdoping	Eftersom epitaxiprocessen utförs vid höga temperaturer kan dopande atomer kunna åstadkomma förändringar i materialet.

Faktorer Beskrivning

Temperaturen påverkar epitaxihastigheten och epitaxial skiktdensitet. Temperaturen som krävs för epitaxiprocessen är högre än rumstemperatur och värdet beror på typen av epitaxi.

Tryck Påverkar epitaxihastigheten och epitaxilagerdensiteten.

Defekter Defekter i epitaxi leder till defekta wafers. De fysikaliska förhållanden som krävs för epitaxiprocessen bör bibehållas för defektfri epitaxilagertillväxt.

Önskad position Epitaxiprocessen bör växa på rätt position för kristallen. De områden där tillväxten inte önskas under processen bör beläggas korrekt för att förhindra tillväxt.

Självdoping Eftersom epitaxiprocessen utförs vid höga temperaturer kan dopningsatomer kunna åstadkomma förändringar i materialet.

Faktorbeskrivning

Temperaturen påverkar epitaxihastigheten och densiteten för det epitaxiella skiktet. Temperaturen som krävs för den epitaxiala processen är högre än rumstemperatur, och värdet beror på typen av epitaxi.

Trycket påverkar epitaxihastigheten och epitaxiallagerdensiteten.

Defekter i epitaxy leder till defekta skivor. Fysiska förhållanden som krävs för epitaxiprocessen bör upprätthållas för defektfri epitaxial skikttillväxt.

Önskad plats Epitaxiprocessen bör växa på rätt plats för kristallen. Områden där tillväxt inte önskas under denna process bör beläggas ordentligt för att förhindra tillväxt.

Självdoping Eftersom epitaxiprocessen utförs vid höga temperaturer kan dopningsatomer kunna åstadkomma förändringar i materialet.

Epitaxiell densitet och hastighet

Densiteten för epitaxiell tillväxt är antalet atomer per enhetsvolym av material i det epitaxiella tillväxtskiktet. Faktorer som temperatur, tryck och typen av halvledarsubstrat påverkar epitaxiell tillväxt. I allmänhet varierar densiteten för det epitaxiella skiktet med ovanstående faktorer. Den hastighet med vilken det epitaxiella skiktet växer kallas epitaxi.

Om epitaxi odlas i rätt plats och orientering kommer tillväxttakten att vara hög och vice versa. I likhet med den epitaxiella skiktdensiteten beror epitaxihastigheten också på fysiska faktorer såsom temperatur, tryck och substratmaterial.

Epitaxialhastigheten ökar vid höga temperaturer och lågt tryck. Epitaxyhastigheten beror också på substratstrukturens orientering, koncentrationen av reaktanterna och tillväxttekniken som används.

Epitaxy Process Methods

Det finns flera epitaximetoder:flytande fas epitaxi (LPE), hybridångfasepitaxi, fast fasepitaxi,atomskiktsavsättning, kemisk ångavsättning, molekylstråle, etc. Låt oss jämföra två epitaxiprocesser: CVD och MBE.

Kemisk ångdeposition (CVD) Molecular beam epitaxi (MBE)

Kemisk process Fysisk process

Involverar en kemisk reaktion som uppstår när en gasföregångare uppfyller ett uppvärmt underlag i en tillväxtkammare eller reaktor som materialet ska avsättas värms under vakuumförhållanden

Exakt kontroll av filmtillväxtprocessen Exakt kontroll av tjockleken och sammansättningen av det odlade lagret

För applikationer som kräver högkvalitativa epitaxiella skikt För applikationer som kräver extremt fina epitaxiella skikt

Den vanligaste metoden dyrare metod

Kemisk ångavsättning (CVD)	Molecular beam epitaxi (MBE)
Kemisk process	Fysisk process
Involverar en kemisk reaktion som uppstår när en gasföregångare möter ett uppvärmt underlag i en tillväxtkammare eller reaktor	Materialet som ska avsättas värms under vakuum
Exakt kontroll av tunnfilmstillväxtprocessen	Exakt kontroll av tjockleken och sammansättningen av det odlade skiktet
Används i applikationer som kräver högkvalitativa epitaxiella lager	Används i applikationer som kräver extremt fina epitaxiala lager
Vanligaste metoden	Dyrare metod

Kemisk ångavsättning (CVD) Molekylär strålepitaxy (MBE)

Kemisk process Fysisk process

Involverar en kemisk reaktion som uppstår när en gasföregångare uppfyller ett uppvärmt underlag i en tillväxtkammare eller reaktor som materialet ska avsättas värms under vakuumförhållanden

Exakt kontroll av den tunna filmtillväxtprocessen Exakt kontroll av tjockleken och sammansättningen av det odlade skiktet

Används i applikationer som kräver högkvalitativa epitaxiella skikt Används i applikationer som kräver extremt fina epitaxiella skikt

Den vanligaste metoden dyrare metod

Epitaxiprocessen är avgörande vid halvledartillverkning; det optimerar prestandan för

halvledarenheter och integrerade kretsar. Det är en av huvudprocesserna inom tillverkning av halvledarenheter som påverkar enhetens kvalitet, egenskaper och elektrisk prestanda.