Γιατί πρέπει να κάνουμε επιταξία σε υποστρώματα κυψελών από πυρίτιο;

Στην αλυσίδα της βιομηχανίας ημιαγωγών, ιδίως στην αλυσίδα της βιομηχανίας ημιαγωγών τρίτης γενιάς (ημιαγωγών ευρείας ζώνης), η διάκριση μεταξύ υποστρώματος και επιταξιακού στρώματος είναι κρίσιμη.

Ποια είναι η σημασία του επιταξιακού στρώματος; Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αυτού και του υποστρώματος;

Πρώτα απ' όλα, το υπόστρωμα είναι μια πλάκα κατασκευασμένη από ημιαγωγό μονοκρυσταλλικό υλικό.ή μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία με την επιταξιακή διαδικασία για την παραγωγή επιταξιακών πλακιδίωνΤο υπόστρωμα είναι το θεμέλιο της πλακέτας, τοποθετημένο στο κάτω στρώμα, και υποστηρίζει ολόκληρη την πλακέτα.και μετά την συσκευασίαΤο υπόστρωμα είναι η βάση στο κάτω μέρος του τσιπ, και η σύνθετη δομή του τσιπ είναι χτισμένη πάνω σε αυτή τη βάση.

Δεύτερον, η επιταξία αναφέρεται στην ανάπτυξη ενός νέου μονοκρυσταλλικού στρώματος σε ένα λεπτό επεξεργασμένο μονοκρυσταλλικό υπόστρωμα.Αυτός ο νέος ενιαίος κρύσταλλος μπορεί να είναι ο ίδιος με το υλικό υποστρώματος ή ένα διαφορετικό υλικόΔεδομένου ότι το νέο μονοκρυσταλλικό στρώμα αναπτύσσεται σύμφωνα με την κρυσταλλική φάση του υποστρώματος, ονομάζεται επιταξικό στρώμα.Το πάχος του είναι συνήθως αρκετά μικρόνιαΛαμβάνοντας το πυρίτιο ως παράδειγμα, η σημασία της επιταξιακής ανάπτυξης του πυριτίου είναι να αναπτυχθεί ένα μόνο κρύσταλλο στρώμα με μια καλή κρυσταλλική δομή με τον ίδιο κρυσταλλικό προσανατολισμό, διαφορετική αντίσταση,και πάχος σε μονοκρυσταλλικό υπόστρωμα πυριτίου με συγκεκριμένο κρυσταλλικό προσανατολισμό.

Το υπόστρωμα μετά την επιταξιακή ανάπτυξη ονομάζεται επιταξιακή πλάκα και η δομή του μπορεί να εκφραστεί ως επιταξιακό στρώμα συν υπόστρωμα.Η διαδικασία κατασκευής της συσκευής διεξάγεται στο επιταξιακό στρώμα..

Η επιταξία χωρίζεται σε ομοεπιταξιακή και ετεροεπιταξιακή.Η σημασία του ομοιοεπιταξιακού είναι να βελτιωθεί η σταθερότητα και η αξιοπιστία του προϊόντος.Παρόλο που το ομοεπιταξιακό στρώμα είναι κατασκευασμένο από το ίδιο υλικό με το υπόστρωμα, η καθαρότητα του υλικού και η ομοιομορφία της επιφάνειας της πλάκας μπορούν να βελτιωθούν με επιταξιακή επεξεργασία.Σε σύγκριση με την γυαλισμένη πλάκα με μηχανική γυαλιστική, η επιφάνεια του υποστρώματος που έχει υποβληθεί σε επιτακτική επεξεργασία έχει μεγαλύτερη επίπεδεια, μεγαλύτερη καθαρότητα, λιγότερα μικροελαττώματα και λιγότερες επιφανειακές προσμείξεις, έτσι ώστε η αντίσταση να είναι πιο ομοιόμορφη,και είναι ευκολότερο να ελέγχονται ελαττώματα όπως τα σωματίδια της επιφάνειας, σπασμοί στοίβωσης και εκτοπίσεις.

Το Epitaxy δεν βελτιώνει μόνο τις επιδόσεις του προϊόντος, αλλά εξασφαλίζει επίσης τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του προϊόντος.Η επιταξιακή ανάπτυξη στο υπόστρωμα είναι ένα κρίσιμο βήμα της διαδικασίας..

1Βελτίωση της ποιότητας των κρυστάλλων: Τα ελαττώματα και οι ακαθαρσίες του αρχικού υπόστρωμα μπορούν να βελτιωθούν με την ανάπτυξη του επιταξιακού στρώματος.Το υπόστρωμα της πλάκας μπορεί να προκαλέσει ορισμένα ελαττώματα και προσμείξεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευήςΗ ανάπτυξη του επιταξιακού στρώματος μπορεί να δημιουργήσει ένα υψηλής ποιότητας, χαμηλού ελαττώματος και συγκέντρωσης ακαθαρσιών στρώμα μονοκρυσταλλικού πυριτίου στο υπόστρωμα,η οποία είναι κρίσιμη για την επακόλουθη κατασκευή της συσκευής.

2Ομοιόμορφη κρυσταλλική δομή: Η επιτακτική ανάπτυξη μπορεί να εξασφαλίσει την ομοιόμορφη κρυσταλλική δομή και να μειώσει την επίδραση των ορίων των κόκκων και των ελαττωμάτων στο υλικό του υποστρώματος,βελτιώνοντας έτσι την κρυστάλλινη ποιότητα ολόκληρης της πλάκας.

3Βελτίωση της ηλεκτρικής απόδοσης και βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών της συσκευής: Με την ανάπτυξη ενός επιταξιακού στρώματος στο υπόστρωμα,η συγκέντρωση ντόπινγκ και ο τύπος πυριτίου μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια για τη βελτιστοποίηση της ηλεκτρικής απόδοσης της συσκευήςΓια παράδειγμα, η ντόπινγκ του επιταξιακού στρώματος μπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια την κατώτατη τάση και άλλες ηλεκτρικές παραμέτρους του MOSFET.

4. Μειώνει το ρεύμα διαρροής: Τα υψηλής ποιότητας επιταξιακά στρώματα έχουν χαμηλότερη πυκνότητα ελαττωμάτων, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του ρεύματος διαρροής στην συσκευή, βελτιώνοντας έτσι τις επιδόσεις και την αξιοπιστία της συσκευής.

5. Υποστήριξη προηγμένων κόμβων διεργασίας και μείωση του μεγέθους χαρακτηριστικών: Σε μικρότερους κόμβους διεργασίας (όπως 7nm και 5nm), το μέγεθος χαρακτηριστικών συσκευής συνεχίζει να συρρικνώνεται,που απαιτούν πιο εκλεπτυσμένα και υψηλής ποιότητας υλικάΗ τεχνολογία επιταξιακής ανάπτυξης μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις αυτές και να υποστηρίξει την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων υψηλής απόδοσης και υψηλής πυκνότητας.

6. Βελτίωση της τάσης διάσπασης: Το επιταξιακό στρώμα μπορεί να σχεδιαστεί για να έχει υψηλότερη τάση διάσπασης, η οποία είναι κρίσιμη για την κατασκευή συσκευών υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης.σε συσκευές ισχύος, το επιταξιακό στρώμα μπορεί να αυξήσει την τάση διάσπασης της συσκευής και να αυξήσει το ασφαλές εύρος λειτουργίας.

7- συμβατότητα διαδικασίας και πολυεπίπεδη δομή: η τεχνολογία επιταξιακής ανάπτυξης επιτρέπει την ανάπτυξη πολυεπίπεδων δομών στο υπόστρωμα,και διαφορετικά στρώματα μπορούν να έχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις και τύπους ντόπινγκΑυτό είναι πολύ χρήσιμο για την κατασκευή σύνθετων συσκευών CMOS και την επίτευξη τρισδιάστατης ολοκλήρωσης.

8Συμφωνία: 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.