Wat is een halfgeleiderepitaxieproces?

Het is ideaal om geïntegreerde circuits of halfgeleiderapparaten te bouwen op een perfecte kristallijne basislaag. Deepitaxie(epi)-proces bij de vervaardiging van halfgeleiders heeft tot doel een fijne enkelkristallijne laag, gewoonlijk ongeveer 0,5 tot 20 micron, op een enkelkristallijn substraat af te zetten. Het epitaxieproces is een belangrijke stap bij de vervaardiging van halfgeleiderapparaten, vooral bij de productie van siliciumwafels.

Epitaxy (EPI) proces in de productie van halfgeleiders

Overzicht van epitaxie in de productie van halfgeleiders
Wat is het	Het epitaxie (epi) proces bij de productie van halfgeleiders maakt de groei mogelijk van een dunne kristallijne laag in een bepaalde oriëntatie bovenop een kristallijn substraat.
Doel	Bij de productie van halfgeleiders is het doel van het epitaxieproces om de elektronen efficiënter door het apparaat te laten transporteren. Bij de constructie van halfgeleiderapparaten worden epitaxielagen opgenomen om de structuur te verfijnen en uniform te maken.
Proces	Het epitaxy -proces maakt de groei mogelijk van epitaxiale lagen van hogere zuiverheid op een substraat van hetzelfde materiaal. In sommige halfgeleidermaterialen, zoals heterojunctie bipolaire transistoren (HBT's) of metaaloxide halfgeleiderveldeffecttransistoren (MOSFET's), wordt het epitaxie -proces gebruikt om een ​​laag materiaal te laten groeien dat verschilt van het substraat. Het is het Epitaxy -proces dat het mogelijk maakt om een ​​lage gedoteerde laag te laten groeien op een laag sterk gedoteerd materiaal.

Overzicht van epitaxie in de productie van halfgeleiders

Wat is het? Het epitaxie (epi) proces bij de productie van halfgeleiders maakt de groei mogelijk van een dunne kristallijne laag in een bepaalde oriëntatie bovenop een kristallijn substraat.

Doel in de productie van halfgeleiders, het doel van het epitaxy -proces is om de elektronen transport efficiënter door het apparaat te laten transport. Bij de constructie van halfgeleiderapparaten zijn epitaxie -lagen opgenomen om het structuur uniform te verfijnen en te maken.

Verwerk deepitaxieDit proces maakt de groei mogelijk van epitaxiale lagen met een hogere zuiverheid op een substraat van hetzelfde materiaal. In sommige halfgeleidermaterialen, zoals bipolaire heterojunctietransistors (HBT's) of metaaloxide-halfgeleiderveldeffecttransistors (MOSFET's), wordt het epitaxieproces gebruikt om een ​​laag materiaal te laten groeien die verschilt van het substraat. Het is het epitaxieproces dat het mogelijk maakt een gedoteerde laag met lage dichtheid te laten groeien op een laag hooggedoteerd materiaal.

Overzicht van epitaxieproces bij de productie van halfgeleiders

Wat het is het Epitaxy (EPI) -proces in de productie van halfgeleiders, maakt de groei mogelijk van een dunne kristallijne laag in een gegeven oriëntatie bovenop een kristallijn substraat.

Het doel van het epitaxieproces bij de productie van halfgeleiders is om de elektronen efficiënter door het apparaat te laten transporteren. Bij de constructie van halfgeleiderapparaten worden epitaxielagen opgenomen om de structuur te verfijnen en uniform te maken.

Het epitaxieproces maakt de groei mogelijk van epitaxiale lagen met een hogere zuiverheid op een substraat van hetzelfde materiaal. In sommige halfgeleidermaterialen, zoals bipolaire heterojunctietransistors (HBT's) of metaaloxide-halfgeleiderveldeffecttransistors (MOSFET's), wordt het epitaxieproces gebruikt om een ​​laag materiaal te laten groeien die verschilt van het substraat. Het is het epitaxieproces dat het mogelijk maakt om een ​​gedoteerde laag met lage dichtheid te laten groeien op een laag hooggedoteerd materiaal.

Soorten epitaxiale processen bij de productie van halfgeleiders

Bij het epitaxiale proces wordt de groeirichting bepaald door het onderliggende substraatkristal. Afhankelijk van de herhaling van de afzetting kunnen er één of meerdere epitaxiale lagen aanwezig zijn. Epitaxiale processen kunnen worden gebruikt om dunne materiaallagen te vormen die qua chemische samenstelling en structuur dezelfde of verschillend zijn van het onderliggende substraat.

Twee soorten Epi-processen
Kenmerken	Homoepitaxie	Heteroepitaxie
Groeilagen	De epitaxiale groeipanel is hetzelfde materiaal als de substraatlaag	De epitaxiale groeilaag is een ander materiaal dan de substraatlaag
Kristalstructuur en rooster	De kristalstructuur en roosterconstante van het substraat en epitaxiale laag zijn hetzelfde	De kristalstructuur en roosterconstante van het substraat en de epitaxiale laag zijn verschillend
Voorbeelden	Epitaxiale groei van hoog-zuiver silicium op siliconensubstraat	Epitaxiale groei van galliumarsenide op siliconensubstraat
Toepassingen	Halfgeleiderapparaatstructuren die lagen met verschillende doteringsniveaus of zuivere films op minder zuivere substraten vereisen	Semiconductor -apparaatstructuren die lagen van verschillende materialen vereisen of kristallijne films van materialen bouwen die niet als enkele kristallen kunnen worden verkregen

Twee soorten EPI -processen

KenmerkenHOMOEPITAXY HETEROEPITAXY

Groeilagen De epitaxiale groeimaag is hetzelfde materiaal als de substraatlaag. De epitaxiale groeipaneel is een ander materiaal dan de substraatlaag

Kristalstructuur en rooster De kristalstructuur en roosterconstante van het substraat en epitaxiale laag zijn hetzelfde als de kristalstructuur en de roosterconstante van het substraat en epitaxiale laag verschillen

Voorbeelden Epitaxiale groei van hoog-zuiver silicium op siliciumsubstraat-epitaxiale groei van galliumarsenide op siliciumsubstraat

Toepassingen Halfgeleiderapparaatstructuren die lagen van verschillende doteringsniveaus of zuivere films op minder zuivere substraten vereisen Halfgeleiderapparaatstructuren die lagen van verschillende materialen vereisen of kristallijne films bouwen van materialen die niet als enkele kristallen kunnen worden verkregen

Twee soorten EPI -processen

Kenmerken HOMOEPITAXY HETEROEPITAXY

GROEISTOOD De epitaxiale groeipanel is hetzelfde materiaal als de substraatlaag De epitaxiale groeimaag is een ander materiaal dan de substraatlaag

Kristalstructuur en rooster De kristalstructuur en roosterconstante van het substraat en de epitaxiale laag zijn hetzelfde De kristalstructuur en roosterconstante van het substraat en de epitaxiale laag zijn verschillend

Voorbeelden Epitaxiale groei van silicium met hoge zuiverheid op siliciumsubstraat epitaxiale groei van galliumarsenide op siliconensubstraat

Toepassingen Halfgeleiderapparaatstructuren die lagen van verschillende doteringsniveaus of zuivere films op minder zuivere substraten vereisen Halfgeleiderapparaatstructuren die lagen van verschillende materialen vereisen of kristallijne films bouwen van materialen die niet als enkele kristallen kunnen worden verkregen

Factoren die epitaxiale processen in de productie van halfgeleiders beïnvloeden

 

Factoren	Beschrijving
Temperatuur	Beïnvloedt de epitaxy -snelheid en epitaxiale laagdichtheid. De temperatuur die nodig is voor het epitaxieproces is hoger dan kamertemperatuur en de waarde hangt af van het type epitaxie.
Druk	Beïnvloedt de epitaxy -snelheid en epitaxiale laagdichtheid.
Defecten	Defecten in epitaxie leiden tot defecte wafers. De fysieke omstandigheden die vereist zijn voor het epitaxieproces moeten worden gehandhaafd voor een defectvrije groei van de epitaxiale laag.
Gewenste positie	Het epitaxy -proces moet groeien op de juiste positie van het kristal. De gebieden waar groei niet gewenst is tijdens het proces, moeten correct worden bekleed om groei te voorkomen.
Zelfdoping	Omdat het epitaxieproces bij hoge temperaturen wordt uitgevoerd, kunnen doteringsatomen mogelijk veranderingen in het materiaal teweegbrengen.

Factoren Beschrijving

Temperatuur beïnvloedt de epitaxy -snelheid en epitaxiale laagdichtheid. De temperatuur die nodig is voor het epitaxieproces is hoger dan kamertemperatuur en de waarde hangt af van het type epitaxie.

Druk beïnvloedt de epitaxy -snelheid en epitaxiale laagdichtheid.

Defecten defecten in epitaxy leiden tot defecte wafels. De fysieke omstandigheden die nodig zijn voor het epitaxy-proces moeten worden gehandhaafd voor groei van epitaxiale lagen.

De gewenste positie Het epitaxy -proces zou moeten groeien op de juiste positie van het kristal. De gebieden waar groei niet gewenst is tijdens het proces, moeten correct worden bekleed om groei te voorkomen.

Zelfdotering Omdat het epitaxieproces bij hoge temperaturen wordt uitgevoerd, kunnen doteringsatomen mogelijk veranderingen in het materiaal teweegbrengen.

Factorbeschrijving

Temperatuur beïnvloedt de epitaxiesnelheid en de dichtheid van de epitaxiale laag. De temperatuur die nodig is voor het epitaxiale proces is hoger dan kamertemperatuur, en de waarde hangt af van het type epitaxie.

Druk beïnvloedt de epitaxy -snelheid en epitaxiale laagdichtheid.

Defecten Defecten in epitaxie leiden tot defecte wafers. Fysische omstandigheden die vereist zijn voor het epitaxieproces moeten worden gehandhaafd voor een defectvrije groei van de epitaxiale laag.

Gewenste locatie Het epitaxieproces moet op de juiste locatie van het kristal groeien. Gebieden waar groei tijdens dit proces niet gewenst is, moeten op de juiste manier worden gecoat om groei te voorkomen.

Zelfdoping Aangezien het epitaxy-proces wordt uitgevoerd bij hoge temperaturen, kunnen dopantatomen mogelijk veranderingen in het materiaal teweegbrengen.

Epitaxiale dichtheid en snelheid

De dichtheid van epitaxiale groei is het aantal atomen per volume-eenheid materiaal in de epitaxiale groeilaag. Factoren zoals temperatuur, druk en het type halfgeleidersubstraat beïnvloeden de epitaxiale groei. In het algemeen varieert de dichtheid van de epitaxiale laag met de bovengenoemde factoren. De snelheid waarmee de epitaxiale laag groeit, wordt de epitaxiesnelheid genoemd.

Als de epitaxie op de juiste locatie en oriëntatie wordt gekweekt, zal de groeisnelheid hoog zijn en vice versa. Vergelijkbaar met de epitaxiale laagdichtheid, hangt de epitaxiesnelheid ook af van fysieke factoren zoals temperatuur, druk en substraatmateriaaltype.

Epitaxiale snelheid neemt toe bij hoge temperaturen en lage drukken. De epitaxie -snelheid hangt ook af van de oriëntatie van de substraatstructuur, de concentratie van de reactanten en de gebruikte groestechniek.

Epitaxie-procesmethoden

Er zijn verschillende epitaxiemethoden:vloeibare fase epitaxie （LPE）, Hybride dampfase epitaxie, epitaxie van vaste fase,afzetting van atomaire lagen, chemische dampafzetting, moleculaire bundelpitaxie, enz. Laten we twee epitaxieprocessen vergelijken: CVD en MBE.

Chemische dampafzetting (CVD) moleculaire bundelpitaxie (MBE)

Chemisch proces Fysisch proces

Betreft een chemische reactie die optreedt wanneer een gasvoorloper een verwarmd substraat ontmoet in een groeikamer of reactor. Het af te zetten materiaal wordt verwarmd onder vacuümomstandigheden

Nauwkeurige controle van het filmgroeiproces Nauwkeurige controle van de dikte en samenstelling van de volwassen laag

Voor toepassingen die epitaxiale lagen van hoge kwaliteit vereisen. Voor toepassingen die extreem fijne epitaxiale lagen vereisen

Meest gebruikte methode Duurdere methode

Chemische dampafzetting (CVD)	Moleculaire bundelepitaxie (MBE)
Chemisch proces	Fysiek proces
Betreft een chemische reactie die optreedt wanneer een gasvoorloper een verwarmd substraat ontmoet in een groeikamer of reactor	Het te afzetten materiaal wordt verwarmd onder vacuümomstandigheden
Nauwkeurige controle van het dunnefilmgroeiproces	Nauwkeurige controle van de dikte en samenstelling van de gegroeide laag
Gebruikt in toepassingen die epitaxiale lagen van hoge kwaliteit vereisen	Gebruikt in toepassingen die extreem fijne epitaxiale lagen vereisen
Meest gebruikte methode	Duurdere methode

Chemische dampafzetting (CVD) Moleculaire bundelepitaxie (MBE)

Chemisch proces Fysisch proces

Betreft een chemische reactie die optreedt wanneer een gasvoorloper een verwarmd substraat ontmoet in een groeikamer of reactor. Het af te zetten materiaal wordt verwarmd onder vacuümomstandigheden

Nauwkeurige controle van het dunne filmgroeiproces Nauwkeurige controle van de dikte en samenstelling van de volwassen laag

Gebruikt in toepassingen die epitaxiale lagen van hoge kwaliteit vereisen. Gebruikt in toepassingen die extreem fijne epitaxiale lagen vereisen

Meest gebruikte methode Duurdere methode

Het Epitaxy -proces is van cruciaal belang bij de productie van halfgeleiders; het optimaliseert de prestaties van

halfgeleiderapparaten en geïntegreerde schakelingen. Het is een van de belangrijkste processen bij de productie van halfgeleiderapparaten die de kwaliteit, kenmerken en elektrische prestaties van apparaten beïnvloeden.