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 epitaksji 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 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.

Przegląd epitaksji w produkcji półprzewodników

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

Cel 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.

PrzetwarzajepitaksjaProces 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.

Przegląd procesu epitaksji 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 procesu epitaksji w produkcji półprzewodników jest usprawnienie transportu elektronów przez urządzenie. W konstrukcji urządzeń półprzewodnikowych stosuje się warstwy epitaksji w celu udoskonalenia i ujednolicenia struktury.

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 wyznaczany przez leżący pod spodem kryształ podłoża. W zależności od powtarzalności osadzania może występować jedna lub więcej warstw epitaksjalnych. Procesy epitaksjalne można stosować w celu utworzenia cienkich warstw materiału, który ma taki sam lub inny skład chemiczny i strukturę niż leżące pod spodem podłoże.

Dwa typy procesów Epi
Charakterystyka	Homoepitaksja	Heteroepitaksja
Warstwy wzrostu	Epitaksjalna warstwa wzrostu jest tym samym materiałem, co warstwa podłoża	Epitaksjalna warstwa wzrostu jest innym materiałem niż warstwa 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	Epitaksjalny wzrost krzemu o wysokiej czystości na podłożu krzemowym	Epitaksjalny wzrost arsenku galu na podłożu krzemowym
Aplikacje	Konstrukcje urządzeń półprzewodnikowych wymagające warstw o ​​różnym stopniu domieszkowania lub czystych folii na mniej czystych podłożach	Konstrukcje urządzeń półprzewodnikowych wymagające warstw różnych materiałów lub budowania krystalicznych warstw materiałów, których nie można uzyskać w postaci monokryształów

Dwa typy procesów Epi

CharakterystykaHomoepitaksja Heteroepitaksja

Warstwy wzrostu Epitaksjalna warstwa wzrostu jest tym samym materiałem, co warstwa podłoża Epitaksyjna warstwa wzrostu jest materiałem innym 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 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 typy procesów Epi

Charakterystyka Homoepitaksja Heteroepitaksja

Warstwa wzrostu Epitaksyjna warstwa wzrostu jest tym samym materiałem co warstwa podłoża Epitaksyjna warstwa wzrostu 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 epitaksji prowadzą do wadliwych płytek. Aby warstwa epitaksjalna mogła rosnąć bez defektów, należy zachować warunki fizyczne wymagane w procesie epitaksji.
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.
Samodoping	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 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 epitaksji prowadzą do wadliwych płytek. Aby warstwa epitaksjalna mogła rosnąć bez defektów, należy zachować warunki fizyczne wymagane w procesie epitaksji.

Pożądana pozycja Proces epitaksji powinien rozwijać się w prawidłowej pozycji kryształu. Obszary, w których wzrost w trakcie procesu nie jest pożądany, należy odpowiednio pokryć, aby zapobiec wzrostowi.

Samodomieszkowanie Ponieważ proces epitaksji przeprowadza się w wysokich temperaturach, atomy domieszki mogą powodować zmiany w materiale.

Opis czynnika

Temperatura Wpływa na szybkość epitaksji i gęstość warstwy epitaksjalnej. Temperatura konieczna do przeprowadzenia procesu epitaksjalnego jest wyższa od temperatury pokojowej, a jej wartość zależy od rodzaju epitaksji.

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 do procesu epitaksji.

Pożądana lokalizacja Proces epitaksji powinien rozwijać się w odpowiednim miejscu kryształu. Obszary, w których wzrost nie jest pożądany podczas tego procesu, należy odpowiednio pokryć, aby zapobiec wzrostowi.

Samodomieszkowanie Ponieważ proces epitaksji przeprowadza się w wysokich temperaturach, atomy domieszki mogą powodować 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 będzie uprawiana we właściwym miejscu i orientacji, tempo wzrostu będzie wysokie i odwrotnie. Podobnie jak gęstość warstwy epitaksjalnej, szybkość epitaksji zależy również od czynników fizycznych, takich jak temperatura, ciśnienie i rodzaj materiału podłoża.

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

Metody procesu epitaksji

Istnieje kilka metod epitaksji:Epitaksja w fazie ciekłej (LPE), hybrydowa epitaksja w fazie gazowej, epitaksja w fazie stałej,osadzanie się warstwy atomowej, chemiczne osadzanie z fazy gazowej, epitaksja z wiązek molekularnychitp. Porównajmy dwa procesy epitaksji: 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 folii Precyzyjna kontrola grubości i składu narastającej warstwy

Do zastosowań wymagających wysokiej jakości warstw epitaksjalnych. Do zastosowań wymagających wyjątkowo cienkich warstw epitaksjalnych

Najczęściej stosowana metoda Metoda droższa

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 osadzania jest podgrzewany w warunkach próżniowych
Precyzyjna kontrola procesu wzrostu cienkiej warstwy	Precyzyjna kontrola grubości i składu wyhodowanej warstwy
Stosowany w zastosowaniach wymagających wysokiej jakości warstw epitaksjalnych	Stosowany w zastosowaniach wymagających wyjątkowo cienkich 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 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 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 Metoda droższa

Proces epitaksji ma kluczowe znaczenie w produkcji półprzewodników; optymalizuje wydajność

urządzenia półprzewodnikowe i układy scalone. Jest to jeden z głównych procesów w produkcji urządzeń półprzewodnikowych, który wpływa na jakość, charakterystykę i parametry elektryczne urządzenia.