Čo je proces epitaxie polovodičov?

Ideálne je stavať integrované obvody alebo polovodičové prvky na dokonalej kryštalickej základnej vrstve. Theepitaxia(epi) proces vo výrobe polovodičov má za cieľ nanesenie jemnej monokryštalickej vrstvy, zvyčajne asi 0,5 až 20 mikrónov, na monokryštalický substrát. Proces epitaxie je dôležitým krokom pri výrobe polovodičových prvkov, najmä pri výrobe kremíkových plátkov.

Proces epitaxie (epi) vo výrobe polovodičov

Prehľad epitaxie vo výrobe polovodičov

Čo je to Proces epitaxie (epi) pri výrobe polovodičov umožňuje rast tenkej kryštalickej vrstvy v danej orientácii na vrchu kryštalického substrátu.

Cieľ Pri výrobe polovodičov je cieľom procesu epitaxie zabezpečiť, aby sa elektróny prenášali cez zariadenie efektívnejšie. Pri konštrukcii polovodičových zariadení sú zahrnuté epitaxné vrstvy, aby sa zjemnila a zjednotila štruktúra.

Proces TheepitaxiaProces umožňuje rast epitaxiálnych vrstiev s vyššou čistotou na substráte toho istého materiálu. V niektorých polovodičových materiáloch, ako sú heterojunkčné bipolárne tranzistory (HBTS) alebo polovodičový efekt poľa kovového poľa (MOSFET), sa proces epitaxie používa na pestovanie vrstvy materiálu odlišného od substrátu. Je to proces epitaxie, ktorý umožňuje pestovať dotknutú vrstvu s nízkou hustotou na vrstve vysoko dotovaného materiálu.

Prehľad procesu epitaxie vo výrobe polovodičov

Čo je to proces epitaxie (EPI) vo výrobe polovodičov umožňuje rast tenkej kryštalickej vrstvy v danej orientácii na vrchu kryštalického substrátu.

Cieľom pri výrobe polovodičov je, že cieľom procesu epitaxie je zefektívniť prenos elektrónov cez zariadenie. Pri konštrukcii polovodičových zariadení sú zahrnuté epitaxné vrstvy, aby sa zjemnila a zjednotila štruktúra.

Proces epitaxie umožňuje rast epitaxiálnych vrstiev s vyššou čistotou na substráte toho istého materiálu. V niektorých polovodičových materiáloch, ako sú heterojunkčné bipolárne tranzistory (HBTS) alebo polovodičový efekt poľa kovového poľa (MOSFET), sa proces epitaxie používa na pestovanie vrstvy materiálu odlišného od substrátu. Je to proces epitaxie, ktorý umožňuje pestovať dotovanú vrstvu s nízkou hustotou na vrstve vysoko dotovaného materiálu.

Typy epitaxných procesov vo výrobe polovodičov

V epitaxiálnom procese je smer rastu určený základným kryštálom substrátu. V závislosti od opakovania depozície môže existovať jedna alebo viac epitaxných vrstiev. Epitaxiálne procesy sa môžu použiť na vytvorenie tenkých vrstiev materiálu, ktorý je rovnaký alebo odlišný pri chemickom zložení a štruktúre od základného substrátu.

Dva typy procesov Epi

CharakteristikaHeteroepitaxia homoepitaxie

Rastové vrstvy Vrstva epitaxného rastu je rovnaký materiál ako vrstva substrátu Vrstva epitaxného rastu je odlišný materiál ako vrstva substrátu

Kryštálová štruktúra a mriežka Kryštalická štruktúra a mriežková konštanta substrátu a epitaxná vrstva sú rovnaké, že kryštalická štruktúra a mriežková konštanta substrátu a epitaxiálna vrstva sa líšia

Príklady Epitaxný rast vysoko čistého kremíka na kremíkovom substráte Epitaxný rast arzenidu gália na kremíkovom substráte

Aplikácie polovodičové štruktúry zariadení vyžadujúce vrstvy rôznych úrovní dopingu alebo čistých filmov na menej čistých substrátoch polovodičové štruktúry, ktoré si vyžadujú vrstvy rôznych materiálov alebo budovanie kryštalických filmov materiálov, ktoré nemožno získať ako jednotlivé kryštály

Dva typy procesov EPI

Charakteristika Homoepitaxia Heteroepitaxia

Rastová vrstva Epitaxná rastová vrstva je rovnaký materiál ako vrstva substrátu Epitaxná rastová vrstva je iný materiál ako vrstva substrátu

Kryštálová štruktúra a mriežka Kryštalická štruktúra a mriežková konštanta substrátu a epitaxná vrstva sú rovnaké, že kryštalická štruktúra a mriežková konštanta substrátu a epitaxiálna vrstva sa líšia

Príklady Epitaxný rast vysoko čistého kremíka na kremíkovom substráte Epitaxný rast arzenidu gália na kremíkovom substráte

Aplikácie polovodičové štruktúry zariadení, ktoré vyžadujú vrstvy rôznych úrovní dopingu alebo čistých filmov na menej čistých substrátoch polovodičových zariadení, ktoré vyžadujú vrstvy rôznych materiálov alebo zostavujú kryštalické filmy materiálov, ktoré nemožno získať ako jednotlivé kryštály

Faktory ovplyvňujúce epitaxiálne procesy vo výrobe polovodičov

Opis faktorov

Teplota ovplyvňuje rýchlosť epitaxie a hustotu epitaxnej vrstvy. Teplota potrebná pre proces epitaxie je vyššia ako teplota miestnosti a hodnota závisí od typu epitaxie.

Tlak ovplyvňuje rýchlosť epitaxie a hustotu epitaxnej vrstvy.

Defekty defektov v epitaxii vedú k chybným doštičkám. Fyzikálne podmienky potrebné pre proces epitaxie by sa mali udržiavať pre rast epitaxnej vrstvy bez defektov.

Požadovaná poloha Proces epitaxie by mal rásť na správnej polohe kryštálu. Oblasti, kde sa počas procesu nechce rast, by mali byť riadne potiahnuté, aby sa zabránilo rastu.

Vlastné dopovanie Pretože proces epitaxie prebieha pri vysokých teplotách, atómy dopantu môžu spôsobiť zmeny v materiáli.

Opis

Teplota ovplyvňuje rýchlosť epitaxie a hustotu epitaxnej vrstvy. Teplota potrebná pre epitaxiálny proces je vyššia ako teplota miestnosti a hodnota závisí od typu epitaxie.

Tlak ovplyvňuje rýchlosť epitaxie a hustotu epitaxnej vrstvy.

Defekty Defekty v epitaxii vedú k chybným plátkom. Fyzikálne podmienky potrebné pre proces epitaxie by sa mali udržiavať pre rast epitaxnej vrstvy bez defektov.

Požadované umiestnenie Pracovník epitaxie by mal rásť na správnom mieste kryštálu. Oblasti, v ktorých nie je požadovaný rast počas tohto procesu, by mali byť riadne potiahnuté, aby sa zabránilo rastu.

Vlastné dopovanie Pretože proces epitaxie prebieha pri vysokých teplotách, atómy dopantu môžu spôsobiť zmeny v materiáli.

Epitaxná hustota a rýchlosť

Hustota epitaxného rastu je počet atómov na jednotku objemu materiálu vo vrstve epitaxie rastu. Faktory, ako je teplota, tlak a typ polovodičového substrátu, ovplyvňujú epitaxiálny rast. Hustota epitaxnej vrstvy sa vo všeobecnosti líši v závislosti od vyššie uvedených faktorov. Rýchlosť, pri ktorej rastie epitaxná vrstva, sa nazýva rýchlosť epitaxie.

Ak sa epitaxia pestuje v správnom mieste a orientácii, rýchlosť rastu bude vysoká a naopak. Podobne ako v prípade hustoty epitaxnej vrstvy, rýchlosť epitaxie tiež závisí od fyzikálnych faktorov, ako je typ teploty, tlaku a typu materiálu substrátu.

Epitaxná rýchlosť sa zvyšuje pri vysokých teplotách a nízkych tlakoch. Rýchlosť epitaxie tiež závisí od orientácie štruktúry substrátu, koncentrácie reaktantov a použitej techniky rastu.

Metódy procesu epitaxie

Existuje niekoľko metód epitaxie:epitaxia v kvapalnej fáze (LPE), epitaxia hybridnej fázy, epitaxia tuhej fázy,ukladanie atómovej vrstvy, chemické vylučovanie pár, epitaxia molekulárneho lúčaatď. Porovnajme dva procesy epitaxie: CVD a MBE.

Chemická depozícia z plynnej fázy (CVD) Molekulárna epitaxia (MBE)

Chemický proces fyzikálny proces

Zahŕňa chemickú reakciu, ku ktorej dochádza, keď sa prekurzor plynu stretne s vyhrievaným substrátom v rastovej komore alebo reaktore Materiál, ktorý sa má nanášať, sa zahrieva vo vákuu.

Presná kontrola procesu rastu filmu Presná kontrola hrúbky a zloženia pestovanej vrstvy

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokokvalitné epitaxné vrstvy Pre aplikácie, ktoré vyžadujú extrémne jemné epitaxné vrstvy

Najbežnejšie používaná metóda drahšia metóda

Chemický proces fyzikálny proces

Zahŕňa chemickú reakciu, ku ktorej dochádza, keď sa prekurzor plynu stretne s vyhrievaným substrátom v rastovej komore alebo reaktore Materiál, ktorý sa má nanášať, sa zahrieva vo vákuu.

Presná kontrola procesu rastu tenkého filmu Presná kontrola hrúbky a zloženia pestovanej vrstvy

Používa sa v aplikáciách vyžadujúcich vysokokvalitné epitaxiálne vrstvy používané v aplikáciách vyžadujúcich extrémne jemné epitaxiálne vrstvy

Najčastejšie používaná metóda drahšia metóda

Proces epitaxie je kritický pri výrobe polovodičov; Optimalizuje výkon

polovodičové zariadenia a integrované obvody. Je to jeden z hlavných procesov vo výrobe polovodičových zariadení, ktorý ovplyvňuje kvalitu zariadenia, vlastnosti a elektrický výkon.