Silikon(Si) epitaksi hazırlama teknolojisi

Silikon (SI) epitaksihazırlama teknolojisi

Epitaksiyal büyüme nedir?

·Tek kristal malzemeler, çeşitli yarı iletken cihazların artan üretiminin ihtiyaçlarını tek başına karşılayamaz. 1959'un sonunda ince bir tabaka oluştu.tek kristalMalzeme büyüme teknolojisi - epitaksiyal büyüme geliştirildi.

Epitaksiyel büyüme, belirli koşullar altında kesme, taşlama ve cilalama yoluyla dikkatlice işlenmiş tek bir kristal alt tabaka üzerinde gereksinimleri karşılayan bir malzeme katmanının büyütülmesidir. Büyütülmüş tek ürün katmanı, alt tabaka kafesinin bir uzantısı olduğundan, büyütülmüş malzeme katmanına epitaksiyel katman adı verilir.

Epitaksiyal katmanın özelliklerine göre sınıflandırma

·Homojen epitaksi:epitaksiyal katmanmalzemenin tutarlılığını koruyan ve yüksek kaliteli ürün yapısı ve elektriksel özellikler elde etmeye yardımcı olan substrat malzemesi ile aynıdır.

·Heterojen epitaksi:epitaksiyal katmanaltlık malzemesinden farklıdır. Uygun bir substrat seçilerek büyüme koşulları optimize edilebilir ve malzemenin uygulama aralığı genişletilebilir, ancak kafes uyumsuzluğu ve termal genleşme farklılıklarının getirdiği zorlukların üstesinden gelinmesi gerekir.

Cihaz konumuna göre sınıflandırma

Pozitif epitaksi: kristal büyümesi sırasında substrat malzemesi üzerinde epitaksiyel bir tabakanın oluşmasını ifade eder ve cihaz epitaksiyel tabaka üzerinde yapılır.

Ters epitaksi: Pozitif epitaksinin aksine cihaz doğrudan alt tabaka üzerinde üretilirken, epitaksiyel katman cihaz yapısı üzerinde oluşturulur.

Uygulama farklılıkları: İkisinin yarı iletken imalatında uygulanması, gerekli malzeme özelliklerine ve cihaz tasarım gereksinimlerine bağlıdır ve her biri farklı süreç akışlarına ve teknik gereksinimlere uygundur.

Epitaksiyel büyüme yöntemine göre sınıflandırma

· Doğrudan epitaksi, büyüyen malzeme atomlarının yeterli enerji elde etmesini sağlamak için ısıtma, elektron bombardımanı veya harici elektrik alanını kullanma yöntemidir ve vakum birikimi, püskürtme, süblimasyon vb. Ancak, bu yöntemin ekipman üzerinde katı gereksinimleri vardır. Filmin direnci ve kalınlığı zayıf tekrarlanabilirliğe sahiptir, bu nedenle silikon epitaksiyal üretimde kullanılmamıştır.

· Dolaylı epitaksi, geniş ölçüde kimyasal buhar birikimi (CVD) olarak adlandırılan substrat yüzeyinde biriktirmek ve epitaksiyal katmanları büyütmek için kimyasal reaksiyonların kullanılmasıdır. Bununla birlikte, CVD tarafından yetiştirilen ince film mutlaka tek bir ürün değildir. Bu nedenle, kesinlikle konuşursak, sadece tek bir film yetiştiren CVD epitaksiyal büyüme. Bu yöntem basit ekipmana sahiptir ve epitaksiyal tabakanın çeşitli parametrelerinin kontrol edilmesi ve tekrarlanabilirliğe sahip olması daha kolaydır. Şu anda, silikon epitaksiyal büyüme esas olarak bu yöntemi kullanır.

Diğer kategoriler

· Epitaksiyel malzemelerin atomlarını alt tabakaya taşıma yöntemine göre, vakum epitaksi, gaz fazı epitaksi, sıvı faz epitaksi (LPE), vb. olarak ayrılabilir.

· Faz değişim sürecine göre, epitaksigaz fazı epitaksi, sıvı faz epitaksisi, Vekatı faz epitaksi.

Epitaksiyal süreçle çözülen problemler

· Silikon epitaksiyal büyüme teknolojisi başladığında, silikon yüksek frekans ve yüksek güçlü transistör üretiminin zorluklarla karşılaştığı zamandı. Transistör prensibi açısından, yüksek frekans ve yüksek güç elde etmek için, toplayıcı bozulma voltajı yüksek olmalı ve seri direnci küçük olmalı, yani doygunluk voltaj düşüşü küçük olmalıdır. Birincisi, toplayıcı alan malzemesinin dirençinin yüksek olmasını gerektirirken, ikincisi toplayıcı alan malzemesinin dirençinin düşük olmasını gerektirir ve ikisi çelişkilidir. Seri direnci, toplayıcı alan malzemesinin kalınlığını inceltilerek azalırsa, silikon gofret işlenemeyecek kadar ince ve kırılgan olacaktır. Malzemenin direnci azalırsa, ilk gereksinimle çelişecektir. Epitaksiyal teknoloji bu zorluğu başarıyla çözdü.

Çözüm:

· Son derece düşük dirençli bir substrat üzerinde yüksek dirençli bir epitaksiyal tabaka yetiştirin ve cihazı epitaksiyal tabaka üzerinde üretin. Yüksek dirençli epitaksiyal tabaka, tüpün yüksek arıza voltajına sahip olmasını sağlarken, düşük dirençli substrat substratın ve doygunluk voltaj düşüşünün direncini azaltır, böylece ikisi arasındaki çelişki çözer.

Ek olarak, buhar fazı epitaksi, sıvı faz epitaksi, moleküler ışın epitaksi ve 1-V ailesinin metal organik bileşik buhar fazı epitaksisi gibi epitaksiyal teknolojiler, GAA'lar gibi diğer bileşik yarı iletken malzemeler de çok geliştirilmiştir. ve çoğu mikrodalga fırın üretimi için vazgeçilmez süreç teknolojileri haline gelmiş veoptoelektronik cihazlar.

Özellikle, moleküler kirişin başarılı bir şekilde uygulanması vemetal organik buharultra-ince katmanlarda, süper örgülerde, kuantum kuyularında, gergin süper örgülerde faz epitaksisi ve atomik düzeyde ince katman epitaksisi, yeni bir yarı iletken araştırma alanı olan "bant mühendisliği" nin geliştirilmesinin temelini attı.

Epitaksiyal büyümenin özellikleri

(1) Yüksek (düşük) direnç epitaksiyal katmanları, düşük (yüksek) dirençli substratlar üzerinde epitaksiyal olarak büyütülebilir.

(2) N (P) epitaksiyal tabakaları, doğrudan PN bağlantıları oluşturmak için p (n) substratları üzerinde büyütülebilir. Difüzyon yoluyla tek substratlar üzerinde PN kavşakları yaparken tazminat sorunu yoktur.

(3) Maske teknolojisi ile birleştiğinde, seçici epitaksiyal büyüme belirlenmiş alanlarda gerçekleştirilebilir, bu da özel yapılara sahip entegre devrelerin ve cihazların üretimi için koşullar oluşturabilir.

(4) Dopingin türü ve konsantrasyonu, epitaksiyel büyüme sırasında gerektiği gibi değiştirilebilir. Konsantrasyon değişikliği ani veya kademeli olabilir.

(5) Değişken bileşenlere sahip, heterojen, çok katmanlı, çok bileşenli bileşiklerden oluşan ultra ince katmanlar büyütülebilir.

(6) Epitaksiyal büyüme, malzemenin erime noktasının altındaki bir sıcaklıkta gerçekleştirilebilir. Büyüme hızı kontrol edilebilir ve atomik ölçekli kalınlığın epitaksiyal büyümesi elde edilebilir.

Epitaksiyel büyüme için gereksinimler

(1) Yüzey düz ve parlak olmalı, parlak noktalar, çukurlar, sis lekeleri ve kayma çizgileri gibi yüzey kusurları olmamalıdır.

(2) İyi kristal bütünlük, düşük çıkık ve istifleme arızası yoğunluğu. İçinsilikon epitaksi, çıkık yoğunluğu 1000/cm2'den az olmalı, istifleme arızası yoğunluğu 10/cm2'den az olmalı ve kromik asit aşındırma çözeltisi ile aşındıktan sonra yüzey parlak kalmalıdır.

(3) Epitaksiyel tabakanın arka plan safsızlık konsantrasyonu düşük olmalı ve daha az telafi gerekli olmalıdır. Hammadde saflığı yüksek olmalı, sistem iyi yalıtılmış olmalı, çevre temiz olmalı ve epitaksiyel tabakaya yabancı yabancı maddelerin karışmasını önlemek için operasyon sıkı olmalıdır.

(4) Heterojen epitaksi için, epitaksiyel katman ve substratın bileşimi aniden değişmeli (yavaş bileşim değişimi gerekliliği hariç) ve bileşimin epitaksiyel katman ile substrat arasındaki karşılıklı difüzyonu en aza indirilmelidir.

(5) Katkı konsantrasyonu sıkı bir şekilde kontrol edilmeli ve eşit şekilde dağıtılmalıdır, böylece epitaksiyel tabakanın gereksinimleri karşılayan tekdüze bir dirence sahip olması sağlanır. Direncin sağlanması gerekmektedir.epitaksiyal gofretlerAynı fırında farklı fırınlarda yetişenlerin tutarlı olması gerekir.

(6) Epitaksiyal tabakanın kalınlığı, iyi homojenlik ve tekrarlanabilirlik ile gereksinimleri karşılamalıdır.

(7) Gömülü bir tabakalı bir substrat üzerindeki epitaksiyal büyümeden sonra, gömülü tabaka paterni bozulması çok küçüktür.

(8) Epitaksiyal gofretin çapı, cihazların seri üretimini kolaylaştırmak ve maliyetleri azaltmak için mümkün olduğunca büyük olmalıdır.

(9) termal stabilitebileşik yarı iletken epitaksiyel katmanlarve heteroeklem epitaksisi iyidir.