Шта је процес полупроводничке епитаксије?

Идеално је за изградњу интегрисаних кола или полупроводничких уређаја на савршеном кристалном основном слоју. Тхеепитаксија(епи) процес у производњи полупроводника има за циљ таложење финог монокристалног слоја, обично око 0,5 до 20 микрона, на монокристалну подлогу. Процес епитаксије је важан корак у производњи полупроводничких уређаја, посебно у производњи силицијумских плочица.

Епитакси (епи) процес у производњи полупроводника

Преглед епитаксије у производњи полупроводника

Шта је то Процес епитаксије (епи) у производњи полупроводника омогућава раст танког кристалног слоја у датој оријентацији на врху кристалне подлоге.

Циљ У производњи полупроводника, циљ процеса епитаксије је да се електрони ефикасније транспортују кроз уређај. У конструкцији полупроводничких уређаја, епитаксијски слојеви су укључени како би се рафинисала и уједначила структура.

Процес Тхеепитаксијапроцес омогућава раст епитаксијалних слојева веће чистоће на подлози од истог материјала. У неким полупроводничким материјалима, као што су биполарни транзистори са хетеропрелазом (ХБТ) или полупроводнички транзистори са ефектом поља са металним оксидом (МОСФЕТ), процес епитаксије се користи за узгој слоја материјала који се разликује од супстрата. То је процес епитаксије који омогућава узгој допираног слоја ниске густине на слоју високо допираног материјала.

Преглед процеса епитаксије у производњи полупроводника

Шта је то Процес епитаксије (епи) у производњи полупроводника омогућава раст танког кристалног слоја у датој оријентацији на врху кристалног супстрата.

Циљ у производњи полупроводника, циљ процеса епитаксије је да се електрони транспортују кроз уређај ефикасније. У конструкцији полупроводничких уређаја, епитаксијски слојеви су укључени како би се рафинисала и уједначила структура.

Процес епитаксије омогућава раст епитаксијалних слојева веће чистоће на подлози од истог материјала. У неким полупроводничким материјалима, као што су биполарни транзистори са хетеропрелазом (ХБТ) или полупроводнички транзистори са ефектом поља са металним оксидом (МОСФЕТ), процес епитаксије се користи за узгој слоја материјала који се разликује од супстрата. То је процес епитаксије који омогућава узгој допираног слоја ниске густине на слоју високо допираног материјала.

Врсте епитаксијалних процеса у производњи полупроводника

У епитаксијалном процесу, правац раста је одређен основним кристалом супстрата. У зависности од понављања депозиције, може постојати један или више епитаксијалних слојева. Епитаксијални процеси се могу користити за формирање танких слојева материјала који је исти или различит по хемијском саставу и структури од основне подлоге.

Две врсте Епи процеса

КарактеристикеХомоепитаксија Хетероепитаксија

Слојеви раста Епитаксијални слој раста је исти материјал као и слој супстрата Епитаксијални слој раста је другачији материјал од слоја супстрата

Кристална структура и решетка Кристална структура и константа решетке супстрата и епитаксијалног слоја су исте Кристална структура и константа решетке супстрата и епитаксијалног слоја су различите

Примери Епитаксијални раст силицијума високе чистоће на силицијумској подлози Епитаксијални раст галијум арсенида на силицијумској подлози

Примене Структуре полупроводничких уређаја које захтевају слојеве различитих нивоа допинга или чисте филмове на мање чистим подлогама Структуре полупроводничких уређаја које захтевају слојеве различитих материјала или изградњу кристалних филмова од материјала који се не могу добити као појединачни кристали

Две врсте Епи процеса

Карактеристике Хомоепитаксија Хетероепитаксија

Слој раста Епитаксијални слој раста је исти материјал као и слој супстрата. Епитаксијални слој раста је другачији материјал од слоја супстрата

Кристална структура и решетка Кристална структура и константа решетке супстрата и епитаксијалног слоја су исте. Кристална структура и константа решетке супстрата и епитаксијалног слоја су различите

Примери Епитаксијални раст силицијума високе чистоће на силицијумској подлози Епитаксијални раст галијум арсенида на силицијумској подлози

Примене Структуре полупроводничких уређаја које захтевају слојеве различитих нивоа допинга или чисте филмове на мање чистим подлогама Структуре полупроводничких уређаја које захтевају слојеве различитих материјала или граде кристалне филмове материјала који се не могу добити као појединачни кристали

Фактори који утичу на епитаксијалне процесе у производњи полупроводника

Фактори Опис

Температура Утиче на брзину епитаксије и густину епитаксијалног слоја. Температура потребна за процес епитаксије је виша од собне температуре и вредност зависи од врсте епитаксије.

Притисак Утиче на брзину епитаксије и густину епитаксијалног слоја.

Дефекти Дефекти у епитаксији доводе до дефектних плочица. Физичке услове потребне за процес епитаксије треба одржавати за раст епитаксијалног слоја без дефеката.

Жељена позиција Процес епитаксије треба да расте на правилном положају кристала. Подручја где раст није пожељан током процеса треба да буду правилно премазани како би се спречио раст.

Самодопирање Пошто се процес епитаксије изводи на високим температурама, атоми допанта могу бити у стању да изазову промене у материјалу.

Фактор Опис

Температура Утиче на брзину епитаксије и густину епитаксијалног слоја. Температура потребна за епитаксијални процес је виша од собне температуре, а вредност зависи од врсте епитаксије.

Притисак утиче на брзину епитаксије и густину епитаксијалног слоја.

Дефекти Дефекти у епитаксији доводе до дефектних плочица. Физичке услове потребне за процес епитаксије треба одржавати за раст епитаксијалног слоја без дефеката.

Жељена локација Процес епитаксије треба да расте на правој локацији кристала. Подручја где раст није пожељан током овог процеса треба да буду правилно премазани како би се спречио раст.

Самодопирање Пошто се процес епитаксије изводи на високим температурама, атоми допанта могу бити у стању да изазову промене у материјалу.

Епитаксијална густина и брзина

Густина епитаксијалног раста је број атома по јединици запремине материјала у епитаксијалном слоју раста. Фактори као што су температура, притисак и врста полупроводничке подлоге утичу на епитаксијални раст. Генерално, густина епитаксијалног слоја варира у зависности од горе наведених фактора. Брзина којом епитаксијални слој расте назива се брзина епитаксије.

Ако се епитаксија узгаја на одговарајућој локацији и оријентацији, стопа раста ће бити висока и обрнуто. Слично густини епитаксијалног слоја, брзина епитаксије такође зависи од физичких фактора као што су температура, притисак и врста материјала подлоге.

Епитаксијална брзина се повећава на високим температурама и ниским притисцима. Брзина епитаксије такође зависи од оријентације структуре супстрата, концентрације реактаната и коришћене технике раста.

Методе процеса епитаксије

Постоји неколико метода епитаксије:епитаксија течне фазе (ЛПЕ), хибридна парна фаза епитаксија, епитаксија чврсте фазе,таложење атомског слоја, хемијско таложење паре, епитаксија молекуларног зрака, итд. Упоредимо два процеса епитаксије: ЦВД и МБЕ.

Хемијско таложење паре (ЦВД) Епитаксија молекулским снопом (МБЕ)

Хемијски процес Физички процес

Укључује хемијску реакцију која се дешава када претходник гаса наиђе на загрејану подлогу у комори за раст или реактору. Материјал који се депонује се загрева у условима вакуума.

Прецизна контрола процеса раста филма Прецизна контрола дебљине и састава нараслог слоја

За апликације које захтевају висококвалитетне епитаксијалне слојеве За апликације које захтевају изузетно фине епитаксијалне слојеве

Најчешће коришћена метода Скупља метода

Хемијски процес Физички процес

Укључује хемијску реакцију која се дешава када претходник гаса наиђе на загрејану подлогу у комори за раст или реактору. Материјал који се депонује се загрева у условима вакуума.

Прецизна контрола процеса раста танког филма Прецизна контрола дебљине и састава нараслог слоја

Користи се у апликацијама које захтевају висококвалитетне епитаксијалне слојеве Користи се у апликацијама које захтевају изузетно фине епитаксијалне слојеве

Најчешће коришћена метода Скупља метода

Процес епитаксије је критичан у производњи полупроводника; оптимизује перформансе

полупроводнички уређаји и интегрисана кола. То је један од главних процеса у производњи полупроводничких уређаја који утиче на квалитет уређаја, карактеристике и електричне перформансе.