In de halfgeleiderindustrie, in het bijzonder in de derde generatie halfgeleiderindustrie (breedbandgap halfgeleider), is het onderscheid tussen substraat en epitaxiale laag cruciaal.
Wat is de betekenis van de epitaxiale laag en wat is het verschil tussen deze en het substraat?
Allereerst is het substraat een wafer gemaakt van halfgeleider enkelkristallijnmateriaal. Het kan worden gebruikt als directe input in het waferproductieproces om halfgeleiderapparaten te produceren,of het kan worden verwerkt met behulp van het epitaxiale proces om epitaxiale wafers te producerenHet substraat is de basis van de wafer, gelegen aan de onderlaag, en ondersteunt de hele wafer.en na verpakkingHet substraat is de basis aan de onderkant van de chip, en de complexe structuur van de chip is gebouwd op deze basis.
Ten tweede verwijst epitaxie naar de groei van een nieuwe enkelkristallijnlaag op een fijn verwerkt enkelkristallijnsubstraat.Dit nieuwe enkel kristal kan hetzelfde zijn als het substraatmateriaal of een ander materiaal.Omdat de nieuwe enkelkristallijn volgens de kristallenfase van het substraat groeit, wordt het een epitaxiale laag genoemd.De dikte is meestal enkele micronenAls we bijvoorbeeld silicium nemen, is de betekenis van silicium-epitaxiale groei het groeien van een enkele kristallenlaag met een goede kristallenstructuur met dezelfde kristallenoriëntatie, verschillende weerstand,met een diameter van niet meer dan 20 mm,.
Het substraat na epitaxiale groei wordt een epitaxiale wafer genoemd en de structuur ervan kan worden uitgedrukt als een epitaxiale laag plus een substraat.Het fabricageproces van het hulpmiddel wordt uitgevoerd op de epitaxiale laag.
Epitaxie wordt onderverdeeld in homo-epitaxia en hetero-epitaxia.Het belang van homoepitaxial is om de stabiliteit en betrouwbaarheid van het product te verbeteren.Hoewel de homoepitaxiale laag van hetzelfde materiaal is gemaakt als het substraat, kunnen de materiële zuiverheid en uniformiteit van het oppervlak van de wafer door middel van epitaxiale behandeling worden verbeterd.Vergeleken met de gepolijste wafer met mechanisch polijsten, het met epitaxiale behandeling behandelde substraatoppervlak heeft een hogere vlakheid, een hogere zuiverheid, minder micro-defecten en minder oppervlakteverontreinigingen, waardoor de resistiviteit uniformer is,en het is gemakkelijker om defecten zoals oppervlakte deeltjes te controleren, stapelfouten en vervorming.
Epitaxy verbetert niet alleen de prestaties van het product, maar zorgt ook voor de stabiliteit en betrouwbaarheid van het product.de epitaxiale groei op het wafersubstraat is een cruciale processtap.
1Verbeter de kristalkwaliteit: De gebreken en onzuiverheden van het oorspronkelijke substraat kunnen worden verbeterd door de groei van de epitaxiale laag.Het wafersubstraat kan tijdens het productieproces bepaalde gebreken en onzuiverheden veroorzaken.De groei van de epitaxiale laag kan een kwalitatief hoogwaardige, weinig defecte en onzuiverheidsconcentratiehoudende enkelkristallieke siliciumlaag op het substraat genereren.die van cruciaal belang is voor de latere fabricage van het apparaat.
2Eenvormige kristallenstructuur: Epitaxiale groei kan de eenvormigheid van de kristallenstructuur waarborgen en de invloed van korrelgrenzen en defecten in het substraatmateriaal verminderen,het verbeteren van de kristalkwaliteit van de hele wafer.
3Verbeter de elektrische prestaties en optimaliseer de eigenschappen van het apparaat: door een epitaxiale laag op het substraat te laten groeien,De dopingconcentratie en het siliciumtype kunnen nauwkeurig worden gecontroleerd om de elektrische prestaties van het apparaat te optimaliseren.Zo kan de doping van de epitaxiale laag de drempelspanning en andere elektrische parameters van het MOSFET nauwkeurig aanpassen.
4Vermindert de lekstroom: hoge kwaliteit epitaxiale lagen hebben een lagere defectdichtheid, die helpt bij het verminderen van de lekstroom in het apparaat, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat verbeteren.
5. Ondersteunt geavanceerde procesknooppunten en vermindert de functiegrootte: In kleinere procesknooppunten (zoals 7nm en 5nm) blijft de functiegrootte van het apparaat krimpen,die meer verfijnde en kwalitatief hoogwaardige materialen vereisenEpitaxiale groeitechnologie kan aan deze vereisten voldoen en de productie van hoogwaardige en hoogdichte geïntegreerde schakelingen ondersteunen.
6. Verbeter de breukspanning: de epitaxiale laag kan worden ontworpen om een hogere breukspanning te hebben, wat cruciaal is voor de productie van apparaten met een hoog vermogen en hoge spanning.in krachttoestellen, kan de epitaxiale laag de breukspanning van het apparaat verhogen en het veilige werkbereik vergroten.
7Procescompatibiliteit en meerlagige structuur: de epitaxiale groeitechnologie maakt het mogelijk om meerlagige structuren op het substraat te laten groeien,en verschillende lagen kunnen verschillende dopingconcentraties en -types hebbenDit is zeer nuttig voor de productie van complexe CMOS-apparaten en het bereiken van driedimensionale integratie.
8- Compatibiliteit: 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.
