Proces EPI (epitaxy) je klíčovou technologií růstu materiálu ve výrobě polovodičů . Epitaxie Vrstva vysoce kvalitního jednokrystalového křemíku nebo křemíkového masa je velmi vysoce využívaná v montážním odchylkách, ve vysoce rychlostním odchylkách, v jednotlivých odchylkách, v jednotlivých odchylkách, v plněných odchylkách, v jednotlivých posilových odchylkách, v plněných odchylkách, v jednotlivých hýčkách, v plněných odchylkách, je to vysoce hýč na napájecí plošinu. Bicmos, rf čipy atd. .
1. Definice procesu EPI
Epitaxy (epitaxiální růst) odkazuje na růst stejných nebo různých materiálů podél směru mříže na krystalovém substrátu (obvykle silikonu s jedním krystalem) s existující strukturou mřížky za vzniku nové vrstvy materiálu pro jednokrystaly se stejnou krystalovou orientací jako substrát .
2. Hlavním účelem procesu EPI
| Účel | Ilustrovat |
| Vylepšená kvalita krystalu | Poskytování vysoce kvalitních vrstev růstu hustoty s nízkou defektou |
| Kontrolu koncentrace a typu dopingu | Oblast, která je nižší (nízko dopovaná) nebo více dopovaná než substrát, tvoří drift oblast . |
| Představujeme inženýrství | Představujeme sige nebo stresory ve vrstvě EPI pro zlepšení mobility nosiče (jako je například napjatý křemík) |
| Poskytuje izolační vrstvu zařízení | Podporuje tvorbu vertikálních izolačních vrstev v SOI, Bicmos a dalších strukturách |
| Podporuje struktury zařízení s vysokým napětím |
Například LDMOS a IGBT vyžadují silnou vrstvu EPI s nízkým dotovým jako unášenou oblast, aby se zvýšila napětí rozkladu .
|
3. Klasifikace procesu EPI
1. Klasifikace podle typu materiálu
| Typ | Popsat |
| Si Epi | Nejběžnější, jedno krystalická křemíková epitaxiální vrstva |
| Sige Epi | Germanium dotované křemíkové epitaxiální vrstvy pro strojírenství nebo RF zařízení |
| SI: C Epi | Křebová křemíková epitaxiální vrstva pro omezení difúze boru (PMOS) |
| III-V Epi | GaAs, INP atd. ., používané hlavně v optoelektronických zařízeních, vysokorychlostních zařízeních (obvykle ne v hlavní linii CMOS) |
2. Klasifikace podle typu dopingu
| Typ | Popsat |
| Epi typu N | Dopovaný fosfor/arsen, vhodný pro driftovou vrstvu napájecích zařízení, jako je N-Ldmos |
| P-typ epi | BORON dopovaný, vhodný pro strukturu zařízení CMOS typu P |
| Vnitřní epi | Velmi nízký doping, v blízkosti vnitřního křemíku, pro aplikace s vysokým napětím |
3. Klasifikace podle strukturální formy
| Typ | Ilustrovat |
| Jednovrstvá epi | Jednotlivá struktura/dopingová struktura |
| Vícevrstvá epi | Odstupňovaný doping, jako je střídání vrstev P/N potřebné pro struktury superjunkce SJ MOSFET |
| Selektivní epi | Roste pouze v místních oblastech destičky (jako je zdroj/odtok), používané pro FinFet nebo napjaté struktury |
4. Přehled toku procesu EPI
Příprava substrátu:
- čištění leštěného křemíku (čištění RCA);
- Odstraňte původní oxidovou vrstvu (ošetření plynu HF nebo HC1);
- Redukce povrchu na čistý SI (100) holý povrch
Růst krystalů (epitaxiální reakce):
-Použití CVD (depozice chemických par);
-Common reakční plyny:
-Sih₄ (silane), sicl₄, hcl
-Doping plyn: ph₃ (fosfor), b₂h₆ (boron), ash₃ (arsen)
Parametry řízení procesu:
-Temperature: 900 stupňů ~ 1200 stupňů (reaktor horké stěny nebo studené stěny)
-Presování: nízký tlak nebo atmosférický tlak;
-Magnorová sazba:<1μm/min (strict requirements on thickness/uniformity)
Posvoření:
-nejlepší tloušťka tloušťky, distribuce dopingu;
-měření výšky;
Analýza defektů -Surface (E . G . pomocí Optics/SEM/AFM/ETC pro detekci dislokace krystalu)
5. běžné scénáře aplikací EPI
1. Power Devices (LDMOS, IGBT, dioda)
Nízká dopingová, tlustá EPI vrstva tvoří driftovou oblast;
Zvýšit rozpad napětí a snížit ztrátu vedení .
2. FINFET/CMOS vysoce výkonná zařízení
Selektivní sige EPI ve zdroji/odtoku;
Představení napětí, zlepšení mobility a snížení odporu .
3. RF zařízení (RF CMOS, HBT)
Přesně kontrolovaná vrstva SIGE EPI tvoří heterogenní struktury (jako je Sige HBT);
Poskytuje lepší frekvenční odezvu a charakteristiky nízkého šumu .
6. Výzvy procesu EPI
| Výzva | Ilustrovat |
| Řízení vady mřížky | Vrstva EPI musí udržovat nízkou hustotu dislokace (e . g . tdd <1e4) |
| Dopingová přesnost kontroly | Dosáhnout <5% variace, zejména ve vícevrstvých strukturách |
| Čistota rozhraní | Nečistoty/oxidace rozhraní mohou způsobit nesoulad krystalu a elektrickou degradaci |
| Výška kroku/ovládání schodiště | Vysoké požadavky na následnou fotolitografii a rovinnost |
| Náklady | Zařízení EPI je drahé, pomalé a nákladné |
7. vztah mezi EPI a dalšími technologiemi
| Technologie | Vztah |
| Soi | EPI lze pěstovat na křemíkových vrstvách pro výrobu zařízení |
| Finfet | Zdroj/odtok často používá selektivní EPI k zavedení napětí |
| Super Junction | Více vrstev střídavých vrstev typu P/N tvoří strukturu MOS s vysokým napětím |
| CMOS s vysokým napětím | Vrstva EPI tvoří oblast unášeného s vysokým napětím a společně optimalizuje Ron a BV s pohřbenou vrstvou |
Shrnout
| Projekt | Obsah |
| Účel | Poskytování vysoce kvalitních dopingových konstrukčních struktur |
| Cesta | Chemická depozice páry (CVD) jedno krystalová epitaxy na oplatkách |
| Aplikace | Zařízení s vysokým napětím, RF, FINFET, SOI, Power Devices atd. . |
| Výzva | Křišťálové defekty, přesnost dopingu, povrchová rovina, náklady |
