Что такое процесс полупроводниковой эпитаксии?

Это идеально подходит для создания интегрированных цепей или полупроводниковых устройств на идеальном кристаллическом базовом слое. Аэпитаксия(EPI) Процесс в полупроводниковом производстве направлен на то, чтобы внести тонкий однокристаллический слой, обычно от 0,5 до 20 микрон на однокристаллическом субстрате. Процесс эпитаксии является важным шагом в производстве полупроводниковых устройств, особенно в производстве кремния.

Процесс эпитаксии (EPI) в производстве полупроводников

Обзор эпитаксии в производстве полупроводников
Что это такое	Процесс эпитаксии (эпи) в производстве полупроводников позволяет выращивать тонкий кристаллический слой в заданной ориентации поверх кристаллической подложки.
Цель	В производстве полупроводников цель процесса эпитаксии — повысить эффективность транспорта электронов через устройство. В конструкцию полупроводниковых приборов включаются слои эпитаксии, чтобы улучшить и сделать структуру однородной.
Процесс	Процесс эпитаксии позволяет выращивать эпитаксиальные слои более высокой чистоты на подложке из того же материала. В некоторых полупроводниковых материалах, таких как биполярные транзисторы с гетеропереходом (HBT) или металлооксидно-полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET), процесс эпитаксии используется для выращивания слоя материала, отличного от подложки. Именно процесс эпитаксии позволяет вырастить легированный слой низкой плотности на слое высоколегированного материала.

Обзор эпитаксии в производстве полупроводников

Что это за процесс эпитаксии (EPI) в производстве полупроводников, позволяет рост тонкого кристаллического слоя в данной ориентации поверх кристаллического субстрата.

Цель При производстве полупроводников целью процесса эпитаксии является повышение эффективности транспорта электронов через устройство. В конструкцию полупроводниковых приборов включаются слои эпитаксии, чтобы улучшить и сделать структуру однородной.

ПроцессэпитаксияЭтот процесс позволяет выращивать эпитаксиальные слои более высокой чистоты на подложке из того же материала. В некоторых полупроводниковых материалах, таких как биполярные транзисторы с гетеропереходом (HBT) или металлооксидно-полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET), процесс эпитаксии используется для выращивания слоя материала, отличного от подложки. Именно процесс эпитаксии позволяет вырастить легированный слой низкой плотности на слое высоколегированного материала.

Обзор процесса эпитаксии в производстве полупроводников

Что это такое? Процесс эпитаксии (эпи) в производстве полупроводников позволяет выращивать тонкий кристаллический слой в заданной ориентации поверх кристаллической подложки.

Цель в производстве полупроводников, цель процесса эпитаксии состоит в том, чтобы сделать электроны более эффективно транспортировать через устройство. При построении полупроводниковых устройств слои эпитаксии включены, чтобы уточнить и сделать структуру равномерной.

Процесс эпитаксии позволяет рост эпитаксиальных слоев чистоты на подложке того же материала. В некоторых полупроводниковых материалах, таких как гетеропереходные биполярные транзисторы (HBT) или поля для оксида металлов или транзисторы эффекта полета (МОПТА), процесс эпитаксии используется для увеличения слоя материала, отличного от подложки. Это процесс эпитаксии, который позволяет увеличить легированный слой с низкой плотностью на слое с высоким легированным материалом.

Виды эпитаксиальных процессов в производстве полупроводников

В эпитаксиальном процессе направление роста определяется лежащим под ним кристаллом подложки. В зависимости от повторяемости осаждения может быть один или несколько эпитаксиальных слоев. Эпитаксиальные процессы можно использовать для формирования тонких слоев материала, который по химическому составу и структуре такой же или отличается от подложки.

Два типа эпипроцессов
Характеристики	Гомоэпитакси	Гетеоэпитаксия
Слои роста	Эпитаксиальный слой роста - тот же материал, что и субстратный слой	Слой эпитаксиального роста представляет собой материал, отличный от слоя подложки.
Кристаллическая структура и решетка	Кристаллическая структура и постоянная решетки подложки и эпитаксиального слоя одинаковы.	Кристаллическая структура и постоянная решетки подложки и эпитаксиального слоя различны.
Примеры	Эпитаксиальный рост кремния высокой чистоты на кремниевой подложке	Эпитаксиальный рост арсенида галлия на кремниевой подложке
Приложения	Структуры полупроводникового устройства, требующие слоев различных уровней допинга или чистых пленок на менее чистых субстратах	Структуры полупроводникового устройства, требующие слоев различных материалов или строительных кристаллических пленок материалов, которые нельзя получить в виде монокристаллов

Два типа процессов EPI

ХарактеристикиГомоэпитаксия гетероэпитакси

Слои роста. Эпитаксиальный слой роста является тем же материалом, что и слой субстрата. Эпитаксиальный слой роста - это другой материал от субстратного слоя

Кристаллическая структура и решетка. Кристаллическая структура и постоянная решетки субстрата и эпитаксиальный слой одинаковы, что кристаллическая структура и постоянная решетки подложки и эпитаксиальный слой разные

Примеры Эпитаксиальный рост кремния высокой чистоты на кремниевой субстрате Эпитаксиальный рост арсенида галлия на кремниевой субстрате

Области применения Структуры полупроводниковых приборов, требующие слоев с разным уровнем легирования или чистые пленки на менее чистых подложках. Структуры полупроводниковых приборов, требующие слоев различных материалов или создание кристаллических пленок из материалов, которые невозможно получить в виде монокристаллов.

Два типа процессов EPI

Характеристики Гомоэпитаксии Гетероэпитаксии

Слой роста Эпитаксиальный слой роста представляет собой тот же материал, что и слой подложки. Эпитаксиальный слой роста представляет собой другой материал, чем слой подложки.

Кристаллическая структура и решетка. Кристаллическая структура и постоянная решетки субстрата и эпитаксиальный слой одинаковы, что кристаллическая структура и постоянная решетки подложки и эпитаксиальный слой разные

Примеры Эпитаксиальный рост силикона высокой чистоты на кремниевой субстратной эпитаксиальной рост арсенида галлия на кремниевой субстрате

Приложения Структуры полупроводникового устройства, которые требуют слоев различных уровней легирования или чистых пленок на менее чистых субстратах структур полупроводниковых устройств, которые требуют слоев различных материалов или создают кристаллические пленки материалов, которые не могут быть получены в виде монокристаллов

Факторы, влияющие на эпитаксиальные процессы в производстве полупроводников

 

Факторы	Описание
Температура	Влияет на скорость эпитаксии и плотность эпитаксиального слоя. Температура, необходимая для процесса эпитаксии, выше комнатной температуры, и это значение зависит от типа эпитаксии.
Давление	Влияет на скорость эпитаксии и плотность эпитаксиального слоя.
Дефекты	Дефекты эпитаксии приводят к дефектам пластин. Для бездефектного роста эпитаксиального слоя необходимо поддерживать необходимые для процесса эпитаксии физические условия.
Желаемая позиция	Процесс эпитаксии должен расти в правильном положении кристалла. Области, где рост не желается во время процесса, должны быть должным образом покрыты для предотвращения роста.
Самодопинг	Поскольку процесс эпитаксии выполняется при высоких температурах, атомы легирования могут привести к изменениям в материале.

Факторы Описание

Температура Влияет на скорость эпитаксии и плотность эпитаксиального слоя. Температура, необходимая для процесса эпитаксии, выше комнатной температуры, и это значение зависит от типа эпитаксии.

Давление влияет на скорость эпитаксии и плотность эпитаксиального слоя.

Дефекты в эпитаксии приводят к дефектным пластинам. Физические условия, необходимые для процесса эпитаксии, должны поддерживаться для роста эпитаксиального слоя без дефектов.

Желаемое положение. Процесс эпитаксии должен расти в правильном положении кристалла. Области, где рост нежелателен во время процесса, должны быть надлежащим образом покрыты, чтобы предотвратить рост.

Самолегирование. Поскольку процесс эпитаксии осуществляется при высоких температурах, атомы легирующей примеси могут вызывать изменения в материале.

Фактор Описание

Температура Влияет на скорость эпитаксии и плотность эпитаксиального слоя. Температура, необходимая для эпитаксиального процесса, выше комнатной, и ее значение зависит от типа эпитаксии.

Давление влияет на скорость эпитаксии и плотность эпитаксиального слоя.

Дефекты в эпитаксии приводят к дефектным пластинам. Физические условия, необходимые для процесса эпитаксии, должны поддерживаться для роста эпитаксиального слоя без дефектов.

Желаемое место. Процесс эпитаксии должен расти в правильном месте кристалла. Области, где рост во время этого процесса нежелателен, должны быть надлежащим образом покрыты, чтобы предотвратить рост.

Самошернировка, поскольку процесс эпитаксии выполняется при высоких температурах, атомы легирования могут способствовать изменениям в материале.

Эпитаксиальная плотность и скорость

Плотность эпитаксиального роста - это количество атомов на единицу объема материала в эпитаксиальном росте. Такие факторы, как температура, давление и тип полупроводникового субстрата, влияют на эпитаксиальный рост. Как правило, плотность эпитаксиального слоя варьируется в зависимости от вышеуказанных факторов. Скорость, с которой растет эпитаксиальный слой, называется скоростью эпитаксии.

Если эпитаксия выращивается в правильном месте и ориентации, темпы роста будут высокими и наоборот. Подобно плотности эпитаксиального слоя, скорость эпитаксии также зависит от физических факторов, таких как температура, давление и тип материала субстрата.

Эпитаксиальная скорость увеличивается при высоких температурах и низких давлениях. Скорость эпитаксии также зависит от ориентации структуры субстрата, концентрации реагентов и используемой методики роста.

Методы процесса эпитаксии

Существует несколько методов эпитаксии:жидкая фазовая эпитаксия (LPE)Гибридная парная фазовая эпитаксия, Эпитаксия с твердой фазой,атомно-слоевое осаждение, химическое осаждение из паровой фазы, молекулярно-лучевая эпитаксияи т. д. Давайте сравним два процесса эпитаксии: Cvd и MBE.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ)

Химический процесс Физический процесс

Включает химическую реакцию, которая происходит, когда предшественник газа встречается с нагретой подложкой в ​​камере или реакторе. Осаждаемый материал нагревается в условиях вакуума.

Точный контроль процесса выращивания пленки Точный контроль толщины и состава выращиваемого слоя

Для приложений, которые требуют высококачественных эпитаксиальных слоев для приложений, которые требуют чрезвычайно тонких эпитаксиальных слоев

Самый распространенный метод Более дорогой метод

Химическое осаждение паров (сердечно -сосудистые заболевания)	Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ)
Химический процесс	Физический процесс
Включает химическую реакцию, которая происходит, когда предшественник газа встречается с нагретой подложкой в ​​камере или реакторе для выращивания.	Наносимый материал нагревается в условиях вакуума.
Точный контроль процесса роста тонкой пленки	Точный контроль толщины и состава выращенного слоя
Используется в приложениях, требующих высококачественных эпитаксиальных слоев.	Используется в приложениях, требующих очень тонких эпитаксиальных слоев.
Наиболее часто используемый метод	Более дорогой метод

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ)

Химический процесс физический процесс

Включает химическую реакцию, которая возникает, когда предшественник газа встречает нагретый субстрат в камере роста или реакторе, материал, который должен быть нагревается в вакуумных условиях

Точный контроль процесса роста тонкой пленки Точный контроль толщины и состава взрослого слоя

Используется в приложениях, требующих высококачественных эпитаксиальных слоев, используемых в приложениях, требующих чрезвычайно тонких эпитаксиальных слоев

Самый распространенный метод Более дорогой метод

Процесс эпитаксии имеет решающее значение в производстве полупроводников; это оптимизирует производительность

Полупроводнические устройства и интегрированные схемы. Это один из основных процессов производства полупроводниковых устройств, который влияет на качество устройства, характеристики и электрические характеристики.