Sa kadena ng industriya ng semiconductor, lalo na sa kadena ng industriya ng third-generation semiconductor (wide bandgap semiconductor), mayroong mga substrate atepitaxialmga layer. Ano ang kahalagahan ngepitaxiallayer? Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng substrate at substrate?
Ang substrate ay aostiyagawa sa semiconductor single crystal materials. Ang substrate ay maaaring direktang pumasok saostiyalink sa pagmamanupaktura upang makagawa ng mga semiconductor device, o maaari itong iproseso ngepitaxialproseso upang makabuo ng mga epitaxial wafer. Ang substrate ay ang ilalim ngostiya(gupitin ang wafer, maaari kang makakuha ng sunod-sunod na die, at pagkatapos ay i-package ito para maging maalamat na chip) (sa katunayan, ang ilalim ng chip ay karaniwang nababalutan ng isang layer ng likod na ginto, na ginagamit bilang isang "lupa" na koneksyon, ngunit ito ay ginawa sa likod na proseso), at ang base na nagdadala ng buong function ng suporta (ang skyscraper sa chip ay itinayo sa substrate).
Ang epitaxy ay tumutukoy sa proseso ng pagpapalaki ng isang bagong kristal sa isang kristal na substrate na maingat na naproseso sa pamamagitan ng paggupit, paggiling, pagpapakintab, atbp. Ang bagong solong kristal ay maaaring kapareho ng materyal sa substrate, o maaari itong maging ibang materyal (homoepitaxial o heteroepitaxial).
Dahil ang bagong nabuo na solong kristal na layer ay lumalaki sa kahabaan ng substrate crystal phase, ito ay tinatawag na isang epitaxial layer (karaniwan ay ilang microns ang kapal. Kunin ang silicon bilang isang halimbawa: ang kahulugan ng silicon epitaxial growth ay ang pagpapalaki ng isang layer ng kristal na may magandang integridad ng istraktura ng sala-sala. sa isang silikon na solong kristal na substrate na may isang tiyak na kristal na oryentasyon at iba't ibang resistivity at kapal bilang substrate), at ang substrate na may epitaxial layer ay tinatawag na isang epitaxial wafer (epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate). Ang pagmamanupaktura ng aparato ay isinasagawa sa epitaxial layer.
Ang epitaxiality ay nahahati sa homoepitaxiality at heteroepitaxiality. Ang homoepitaxiality ay ang pagpapalaki ng isang epitaxial layer ng parehong materyal bilang substrate sa substrate. Ano ang kahalagahan ng homoepitaxiality? – Pagbutihin ang katatagan at pagiging maaasahan ng produkto. Bagama't ang homoepitaxiality ay upang palaguin ang isang epitaxial layer ng parehong materyal bilang substrate, bagaman ang materyal ay pareho, maaari itong mapabuti ang kadalisayan ng materyal at pagkakapareho ng ibabaw ng wafer. Kung ikukumpara sa mga pinakintab na wafer na naproseso sa pamamagitan ng mechanical polishing, ang substrate na naproseso sa pamamagitan ng epitaxiality ay may mataas na surface flatness, mataas na kalinisan, mas kaunting micro defect, at mas kaunting mga impurities sa ibabaw. Samakatuwid, ang resistivity ay mas pare-pareho, at mas madaling kontrolin ang mga depekto sa ibabaw tulad ng mga particle sa ibabaw, stacking fault, at dislokasyon. Ang Epitaxy ay hindi lamang nagpapabuti sa pagganap ng produkto, ngunit tinitiyak din ang katatagan at pagiging maaasahan ng produkto.
Ano ang mga benepisyo ng paggawa ng isa pang layer ng silicon atoms na epitaxial sa silicon wafer substrate? Sa proseso ng silikon ng CMOS, ang epitaxial growth (EPI, epitaxial) sa wafer substrate ay isang napaka-kritikal na hakbang sa proseso.
1. Pagbutihin ang kalidad ng kristal
Mga depekto at dumi ng paunang substrate: Maaaring may ilang partikular na depekto at dumi ang wafer substrate sa panahon ng proseso ng pagmamanupaktura. Ang paglaki ng epitaxial layer ay maaaring makabuo ng de-kalidad, mababang depekto at impurity-concentration na single-crystalline na silicon na layer sa substrate, na napakahalaga para sa kasunod na paggawa ng device. Uniform na istraktura ng kristal: Ang paglaki ng epitaxial ay maaaring matiyak ang isang mas pare-parehong istraktura ng kristal, bawasan ang impluwensya ng mga hangganan ng butil at mga depekto sa materyal na substrate, at sa gayon ay mapabuti ang kalidad ng kristal ng buong wafer.
2. Pagbutihin ang pagganap ng kuryente
I-optimize ang mga katangian ng device: Sa pamamagitan ng pagpapalaki ng epitaxial layer sa substrate, ang doping concentration at uri ng silicon ay maaaring tumpak na makontrol upang ma-optimize ang electrical performance ng device. Halimbawa, ang doping ng epitaxial layer ay maaaring tumpak na ayusin ang threshold boltahe at iba pang mga de-koryenteng parameter ng MOSFET. Bawasan ang leakage current: Ang mga de-kalidad na epitaxial layer ay may mas mababang density ng depekto, na nakakatulong na bawasan ang leakage current sa device, at sa gayon ay pinapabuti ang performance at reliability ng device.
3. Suportahan ang mga advanced na node ng proseso
Pagbabawas ng laki ng feature: Sa mas maliliit na node ng proseso (gaya ng 7nm, 5nm), patuloy na lumiliit ang laki ng feature ng device, na nangangailangan ng mas pino at mataas na kalidad na mga materyales. Maaaring matugunan ng epitaxial growth technology ang mga kinakailangang ito at suportahan ang high-performance at high-density integrated circuit manufacturing. Pahusayin ang breakdown voltage: Ang epitaxial layer ay maaaring idisenyo upang magkaroon ng mas mataas na breakdown voltage, na kritikal para sa paggawa ng mga high-power at high-voltage na device. Halimbawa, sa mga power device, maaaring pataasin ng epitaxial layer ang breakdown voltage ng device at pataasin ang ligtas na operating range.
4. Pagiging tugma sa proseso at multi-layer na istraktura
Multi-layer na istraktura: Ang teknolohiya ng paglago ng epitaxial ay nagbibigay-daan sa mga multi-layer na istruktura na lumaki sa isang substrate, at ang iba't ibang mga layer ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga konsentrasyon at uri ng doping. Malaking tulong ito para sa paggawa ng mga kumplikadong CMOS device at pagkamit ng three-dimensional na pagsasama. Kakayahan: Ang proseso ng paglago ng epitaxial ay lubos na katugma sa mga kasalukuyang proseso ng pagmamanupaktura ng CMOS at madaling maisama sa mga kasalukuyang proseso ng pagmamanupaktura nang hindi binabago nang malaki ang mga linya ng proseso.
Oras ng post: Hul-16-2024