Perche' dobbiamo eseguire l'epitaxia sui substrati delle wafer di silicio?

Nella catena industriale dei semiconduttori, in particolare nella catena industriale dei semiconduttori di terza generazione (semiconduttori a banda larga), la distinzione tra substrato e strato epitaxiale è cruciale.

Qual è il significato dello strato epitaxiano? Qual è la differenza tra esso e il substrato?

Innanzitutto, il substrato è un wafer realizzato in materiale monocristallino semiconduttore, che può essere utilizzato come input diretto nel processo di produzione dei wafer per la produzione di dispositivi semiconduttori,o può essere lavorato con il processo epitassiale per produrre wafer epitassialiIl substrato è la base del wafer, situato nello strato inferiore, e sostiene l'intero wafer.e dopo l'imballaggioIl substrato è la base nella parte inferiore del chip, e la complessa struttura del chip è costruita su questa base.

In secondo luogo, l'epitaxia si riferisce alla crescita di un nuovo strato monocristallino su un substrato monocristallino finemente lavorato.Questo nuovo singolo cristallo può essere lo stesso del materiale del substrato o un materiale diversoDal momento che il nuovo strato monocristallino cresce in base alla fase cristallina del substrato, è chiamato uno strato epitaxiale.Il suo spessore è di solito di diversi micronPrendendo il silicio come esempio, il significato della crescita epitaxiale del silicio è quello di far crescere un singolo strato cristallino con una buona struttura cristallina con lo stesso orientamento cristallino, resistenza diversa,e spessore su un substrato monocristallino di silicio con orientamento cristallino specifico.

Il substrato dopo la crescita epitassiale è chiamato wafer epitassiale e la sua struttura può essere espressa come uno strato epitassiale più un substrato.Il processo di fabbricazione del dispositivo viene effettuato sullo strato epitaxiale.

L'epitaxia è suddivisa in homoepitaxial e heteroepitaxial.L'importanza dell'omoepitaxial è di migliorare la stabilità e l' affidabilità del prodotto.Sebbene lo strato omeopitaxiale sia costituito dallo stesso materiale del substrato, la purezza del materiale e l'uniformità della superficie del wafer possono essere migliorate mediante un trattamento epitaxiale.Rispetto al wafer lucidato con lucidatura meccanica, la superficie del substrato trattata con trattamento epitassiale ha una piattazza più elevata, una pulizia più elevata, meno micro difetti e meno impurità superficiali, quindi la resistività è più uniforme,e è più facile controllare i difetti come le particelle superficiali, difetti di impilazione e lussazioni.

Epitaxy non solo migliora le prestazioni del prodotto, ma garantisce anche la stabilità e l'affidabilità del prodotto.la crescita epitaxiale sul substrato della wafer è una fase cruciale del processo.

1Migliorare la qualità dei cristalli: i difetti e le impurità del substrato iniziale possono essere migliorati dalla crescita dello strato epitaxiale.Il substrato del wafer può produrre alcuni difetti e impurità durante il processo di fabbricazioneLa crescita dello strato epitassiale può generare sul substrato uno strato di silicio monocristallino di alta qualità, con basso livello di difetti e concentrazione di impurità.che è cruciale per la successiva fabbricazione del dispositivo.

2Struttura cristallina uniforme: la crescita epiteliale può garantire l'uniformità della struttura cristallina e ridurre l'influenza dei confini dei grani e dei difetti nel materiale del substrato,migliorando così la qualità cristallina dell'intero wafer.

3Migliorare le prestazioni elettriche e ottimizzare le caratteristiche del dispositivo:la concentrazione di doping e il tipo di silicio possono essere controllati con precisione per ottimizzare le prestazioni elettriche del dispositivoAd esempio, il doping dello strato epitaxiale può regolare con precisione la tensione di soglia e altri parametri elettrici del MOSFET.

4. Ridurre la corrente di perdita: strati epitaxiali di alta qualità hanno una minore densità di difetti, che aiuta a ridurre la corrente di perdita nel dispositivo, migliorando così le prestazioni e l'affidabilità del dispositivo.

5. Supporta nodi avanzati di processo e riduce le dimensioni delle caratteristiche: nei nodi di processo più piccoli (come 7nm e 5nm), la dimensione delle caratteristiche del dispositivo continua a ridursi,che richiedono materiali più raffinati e di alta qualitàLa tecnologia di crescita epiteliale può soddisfare questi requisiti e supportare la produzione di circuiti integrati ad alte prestazioni e ad alta densità.

6. Migliorare la tensione di rottura: lo strato epitaxiale può essere progettato per avere una tensione di rottura più elevata, che è fondamentale per la produzione di dispositivi ad alta potenza e ad alta tensione.in dispositivi di potenza, lo strato epitaxiale può aumentare la tensione di rottura del dispositivo e aumentare la gamma di funzionamento sicura.

7. Compatibilità del processo e struttura a più strati: la tecnologia di crescita epiteliale consente la crescita di strutture a più strati sul substrato,e diversi strati possono avere diverse concentrazioni e tipi di dopingQuesto è molto utile per la fabbricazione di dispositivi CMOS complessi e per ottenere l'integrazione tridimensionale.

8Compatibilità: The epitaxial growth process is highly compatible with existing CMOS manufacturing processes and can be easily integrated into existing manufacturing processes without significantly modifying the process lines.