Na czym polega proces epitaksji półprzewodnikowej?

Idealnie nadaje się do budowy układów scalonych lub urządzeń półprzewodnikowych na doskonałej krystalicznej warstwie bazowej. TheepitaksjaProces (epi) w produkcji półprzewodników ma na celu osadzenie cienkiej warstwy monokrystalicznej, zwykle o grubości około 0,5 do 20 mikronów, na podłożu monokrystalicznym. Proces epitaksji jest ważnym etapem w produkcji urządzeń półprzewodnikowych, zwłaszcza w produkcji płytek krzemowych.

Proces epitaksji (epi) w produkcji półprzewodników

Przegląd epitaxii w produkcji półprzewodników
Co to jest	Proces epitaksji (epi) w produkcji półprzewodników umożliwia wzrost cienkiej warstwy krystalicznej w danej orientacji na wierzchu krystalicznego podłoża.
Bramka	W produkcji półprzewodników celem procesu epitaksji jest usprawnienie transportu elektronów przez urządzenie. W konstrukcji urządzeń półprzewodnikowych stosuje się warstwy epitaksji w celu udoskonalenia i ujednolicenia struktury.
Proces	Proces epitaksji umożliwia wzrost warstw epitaksjalnych o wyższej czystości na podłożu tego samego materiału. W niektórych materiałach półprzewodnikowych, takich jak heterozolarne tranzystory dwubiegunowe (HBTS) lub tranzystory pola półprzewodników tlenku metalu (MOSFET), proces epitaxy jest stosowany do uprawy warstwy materiału różnego od substratu. Jest to proces epitaxii, który umożliwia wyhodowanie warstwy domieszkowanej o niskiej gęstości na warstwie wysoce domieszkowanego materiału.

Przegląd epitaxii w produkcji półprzewodników

Co to jest Proces epitaksji (epi) w produkcji półprzewodników umożliwia wzrost cienkiej warstwy krystalicznej w określonej orientacji na wierzchu krystalicznego podłoża.

Celem w produkcji półprzewodników celem procesu epitaxii jest sprawienie, aby elektrony były bardziej wydajne przez urządzenie. W budowie urządzeń półprzewodników uwzględniane są warstwy epitaxy, aby udoskonalić i uczynić strukturę jednolity.

PrzetwarzaćepitaksjaProces umożliwia wzrost warstw epitaksjalnych o wyższej czystości na podłożu tego samego materiału. W niektórych materiałach półprzewodnikowych, takich jak heterozolarne tranzystory dwubiegunowe (HBTS) lub tranzystory pola półprzewodników tlenku metalu (MOSFET), proces epitaxy jest stosowany do uprawy warstwy materiału różnego od substratu. Jest to proces epitaxii, który umożliwia wyhodowanie warstwy domieszkowanej o niskiej gęstości na warstwie wysoce domieszkowanego materiału.

Przegląd procesu epitaxii w produkcji półprzewodników

Jaki to jest proces epitaxy (EPI) w produkcji półprzewodników umożliwia wzrost cienkiej warstwy krystalicznej w danej orientacji na krystalicznym podłożu.

Celem w produkcji półprzewodników celem procesu epitaxii jest wydajniejsze przewożenie elektronów przez urządzenie. W budowie urządzeń półprzewodników uwzględniane są warstwy epitaxy, aby udoskonalić i uczynić strukturę jednolity.

Proces epitaksji umożliwia wzrost warstw epitaksjalnych o wyższej czystości na podłożu z tego samego materiału. W niektórych materiałach półprzewodnikowych, takich jak heterozłączowe tranzystory bipolarne (HBT) lub półprzewodnikowe tranzystory polowe z tlenkiem metalu (MOSFET), proces epitaksji wykorzystuje się do wyhodowania warstwy materiału różniącej się od podłoża. To proces epitaksji umożliwia wyhodowanie warstwy domieszkowanej o małej gęstości na warstwie materiału silnie domieszkowanego.

Rodzaje procesów epitaksjalnych w produkcji półprzewodników

W procesie epitaksjalnym kierunek wzrostu jest określany przez kryształ podłoża. W zależności od powtórzenia osadzania może istnieć jedna lub więcej warstw epitaksjalnych. Procesy epitaksjalne mogą być stosowane do tworzenia cienkich warstw materiału, które są takie same lub różne w składzie chemicznym i strukturze od podłoża bazowego.

Dwa rodzaje procesów EPI
Charakterystyka	Homoepitaksja	Heteroepitaksja
Warstwy wzrostu	Epitaksjalna warstwa wzrostu jest tym samym materiałem, co warstwa podłoża	Epitaksjalna warstwa wzrostu jest innym materiałem od warstwy podłoża
Struktura i sieć krystaliczna	Struktura krystaliczna i stała sieciowa podłoża i warstwy epitaksjalnej są takie same	Struktura krystaliczna i stała sieciowa podłoża i warstwy epitaksjalnej są różne
Przykłady	Wzrost epitaksjalny krzemu o dużej czystości na substratu krzemu	Epitaksjalny wzrost arsenku galu na podłożu krzemowym
Aplikacje	Konstrukcje urządzeń półprzewodnikowych wymagające warstw o ​​różnym stopniu domieszkowania lub czystych folii na mniej czystych podłożach	Struktury urządzeń półprzewodnikowych wymagające warstw różnych materiałów lub budowlanych folii krystalicznych materiałów, których nie można uzyskać jako pojedyncze kryształy

Dwa rodzaje procesów EPI

CharakterystykaHomoepitaksja Heteroepitaksja

Warstwy wzrostu Warstwa wzrostu epitaksjalnego jest tym samym materiałem co warstwa podłoża Warstwa wzrostu epitaksjalna jest innym materiałem od warstwy podłoża

Struktura krystaliczna i sieć Struktura krystaliczna i stała sieci podłoża i warstwy epitaksjalnej są takie same, jak struktura krystaliczna i stała sieci podłoża i warstwy epitaksjalnej są różne

Przykłady wzroście epitaksjalnego silikonu o wysokiej czystości na substratu silikonowym Wzrost epitaksjalny arsenidu galu na substratu krzemu

Zastosowania Konstrukcje urządzeń półprzewodnikowych wymagające warstw o ​​różnym stopniu domieszkowania lub czystych warstw na mniej czystych podłożach Konstrukcje urządzeń półprzewodnikowych wymagające warstw różnych materiałów lub budowania warstw krystalicznych z materiałów, których nie można uzyskać w postaci monokryształów

Dwa rodzaje procesów EPI

Charakterystyka heteroepitaxy homoepitaksja

Warstwa wzrostu Warta wzrostu epitaksjalna jest tym samym materiałem co warstwa podłoża Warstwa wzrostu epitaksjalna jest innym materiałem niż warstwa podłoża

Struktura krystaliczna i sieć krystaliczna Struktura krystaliczna i stała sieciowa podłoża i warstwy epitaksjalnej są takie same Struktura krystaliczna i stała sieciowa podłoża i warstwy epitaksjalnej są różne

Przykłady Epitaksjalny wzrost krzemu o wysokiej czystości na podłożu krzemowym Epitaksjalny wzrost arsenku galu na podłożu krzemowym

Zastosowania Struktury urządzeń półprzewodnikowych, które wymagają warstw o ​​różnym stopniu domieszkowania lub czystych warstw na mniej czystych podłożach Struktury urządzeń półprzewodnikowych, które wymagają warstw różnych materiałów lub budują warstwy krystaliczne z materiałów, których nie można uzyskać w postaci monokryształów

Czynniki wpływające na procesy epitaksjalne w produkcji półprzewodników

 

Czynniki	Opis
Temperatura	Wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaksjalnej. Temperatura wymagana do przeprowadzenia procesu epitaksji jest wyższa od temperatury pokojowej i jej wartość zależy od rodzaju epitaksji.
Ciśnienie	Wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaksjalnej.
Wady	Wady epitaxy prowadzą do wadliwych waflów. Warunki fizyczne wymagane do procesu epitaksji powinny być utrzymywane w przypadku wzrostu warstwy epitaksjalnej bez wady.
Pożądana pozycja	Proces epitaksji powinien rosnąć w odpowiednim położeniu kryształu. Obszary, w których wzrost w trakcie procesu nie jest pożądany, należy odpowiednio pokryć, aby zapobiec wzrostowi.
Samozatrudnienie	Ponieważ proces epitaksji przeprowadza się w wysokich temperaturach, atomy domieszki mogą powodować zmiany w materiale.

Opis czynników

Temperatura wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaxialnej. Temperatura wymagana dla procesu epitaxii jest wyższa niż temperatura pokojowa, a wartość zależy od rodzaju epitaxii.

Ciśnienie Wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaksjalnej.

Wady Wady epitaksji prowadzą do wadliwych płytek. Aby warstwa epitaksjalna mogła rosnąć bez defektów, należy zachować warunki fizyczne wymagane w procesie epitaksji.

Pożądana pozycja proces epitaxii powinien rosnąć w prawidłowej pozycji kryształu. Obszary, w których wzrost nie jest pożądany podczas procesu, powinny być odpowiednio pokryte, aby zapobiec wzrostowi.

Samopoziomowanie Ponieważ proces epitaxii jest wykonywany w wysokich temperaturach, atomy domieszkowania mogą być w stanie wprowadzić zmiany w materiale.

Opis czynnika

Temperatura wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaksjalnej. Temperatura wymagana dla procesu epitaksjalnego jest wyższa niż temperatura pokojowa, a wartość zależy od rodzaju epitaxii.

Ciśnienie wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaksjalnej.

Wady Wady epitaksji prowadzą do wadliwych płytek. Aby warstwa epitaksjalna mogła rosnąć bez defektów, należy zachować warunki fizyczne wymagane w procesie epitaksji.

Pożądana lokalizacja proces epitaksji powinien rosnąć w odpowiedniej lokalizacji kryształu. Obszary, w których wzrost nie jest pożądany podczas tego procesu, powinny być odpowiednio pokryte, aby zapobiec wzrostowi.

Samopoziomowanie Ponieważ proces epitaxii jest wykonywany w wysokich temperaturach, atomy domieszkowania mogą być w stanie wprowadzić zmiany w materiale.

Gęstość i szybkość epitaksjalna

Gęstość wzrostu epitaksjalnego to liczba atomów na jednostkę objętości materiału w warstwie wzrostu epitaksjalnego. Czynniki takie jak temperatura, ciśnienie i rodzaj podłoża półprzewodnikowego wpływają na wzrost epitaksjalny. Ogólnie rzecz biorąc, gęstość warstwy epitaksjalnej zmienia się w zależności od powyższych czynników. Szybkość wzrostu warstwy epitaksjalnej nazywa się szybkością epitaksji.

Jeśli epitaksja jest uprawiana we właściwej lokalizacji i orientacji, tempo wzrostu będzie wysokie i odwrotnie. Podobnie jak gęstość warstwy epitaxialnej, szybkość epitaxii zależy również od czynników fizycznych, takich jak temperatura, ciśnienie i rodzaj materiału podłoża.

Szybkość epitaksjalna wzrasta w wysokich temperaturach i niskich ciśnieniach. Szybkość epitaxii zależy również od orientacji struktury podłoża, stężenia reagentów i zastosowanej techniki wzrostu.

Metody procesu epitaxii

Istnieje kilka metod epitaksji:Epitaxy w fazie ciekłej （LPE）, hybrydowa epitaksja w fazie gazowej, epitaksja w fazie stałej,osadzanie się warstwy atomowej, Odkładanie pary chemicznej, epitaksja z wiązek molekularnychitp. Porównajmy dwa procesy epitaxy: CVD i MBE.

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) Epitaksja z wiązek molekularnych (MBE)

Proces chemiczny Proces fizyczny

Obejmuje reakcję chemiczną zachodzącą, gdy prekursor gazu spotyka się z ogrzanym podłożem w komorze wzrostu lub reaktorze. Materiał przeznaczony do osadzenia jest podgrzewany w warunkach próżniowych

Precyzyjna kontrola procesu wzrostu filmu precyzyjna kontrola grubości i składu warstwy dorosłej

W przypadku zastosowań wymagających wysokiej jakości warstw epitaksjalnych do zastosowań wymagających wyjątkowo drobnych warstw epitaksjalnych

Najczęściej stosowana metoda droższa metoda

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD)	Epitaksja z wiązek molekularnych (MBE)
Proces chemiczny	Proces fizyczny
Obejmuje reakcję chemiczną, która występuje, gdy prekursor gazu spełnia podgrzewany podłoże w komorze wzrostu lub reaktora	Materiał przeznaczony do osadzania jest podgrzewany w warunkach próżniowych
Precyzyjna kontrola procesu wzrostu cienkiej warstwy	Precyzyjna kontrola grubości i składu wyhodowanej warstwy
Stosowane w aplikacjach wymagających wysokiej jakości warstw epitaksjalnych	Stosowany w zastosowaniach wymagających wyjątkowo cienkich warstw epitaksjalnych
Najczęściej stosowana metoda	Droższa metoda

Epitaksja wiązki molekularnej (CVD) chemiczne odkładanie pary (CVD) (MBE)

Proces chemiczny Proces fizyczny

Obejmuje reakcję chemiczną, która występuje, gdy prekursor gazu spełnia podgrzewany substrat w komorze wzrostu lub reaktorze, którego osadzanie się osadzone jest ogrzewane w warunkach próżniowych

Precyzyjna kontrola procesu wzrostu cienkiej warstwy Precyzyjna kontrola grubości i składu narastającej warstwy

Stosowany w zastosowaniach wymagających wysokiej jakości warstw epitaksjalnych. Stosowany w zastosowaniach wymagających wyjątkowo cienkich warstw epitaksjalnych

Najczęściej stosowana metoda droższa metoda

Proces epitaksji ma kluczowe znaczenie w produkcji półprzewodników; Optymalizuje wydajność

Urządzenia półprzewodnikowe i obwody zintegrowane. Jest to jeden z głównych procesów w produkcji urządzeń półprzewodnikowych, które wpływają na jakość urządzenia, charakterystykę i wydajność elektryczną.