Silicon (SI) Teknologi Persiapan Epitaxy

Silikon (SI) EpitaxyTeknologi Persiapan

Apa itu pertumbuhan epitaxial?

· Bahan kristal tunggal saja tidak dapat memenuhi kebutuhan pertumbuhan produksi berbagai perangkat semikonduktor. Pada akhir tahun 1959, lapisan tipiskristal tunggalteknologi pertumbuhan material - pertumbuhan epitaksi dikembangkan.

Pertumbuhan epitaksi adalah menumbuhkan lapisan material yang memenuhi persyaratan pada substrat kristal tunggal yang telah diproses secara cermat dengan cara dipotong, digiling, dan dipoles dalam kondisi tertentu. Karena lapisan produk tunggal yang ditumbuhkan merupakan perpanjangan dari kisi substrat, lapisan bahan yang ditumbuhkan disebut lapisan epitaksial.

Klasifikasi oleh sifat -sifat lapisan epitaxial

·Epitaks yang homogen: ItuLapisan Epitaxialsama dengan bahan substrat, yang menjaga konsistensi bahan dan membantu mencapai struktur produk dan sifat kelistrikan berkualitas tinggi.

·Epitaks yang heterogen: ItuLapisan Epitaxialberbeda dengan bahan substratnya. Dengan memilih substrat yang sesuai, kondisi pertumbuhan dapat dioptimalkan dan jangkauan aplikasi material dapat diperluas, namun tantangan yang ditimbulkan oleh ketidaksesuaian kisi dan perbedaan ekspansi termal perlu diatasi.

Klasifikasi berdasarkan posisi perangkat

Epitaxy positif: mengacu pada pembentukan lapisan epitaxial pada bahan substrat selama pertumbuhan kristal, dan perangkat dibuat pada lapisan epitaxial.

Epitaksi terbalik: Berbeda dengan epitaksi positif, perangkat dibuat langsung pada substrat, sedangkan lapisan epitaksi terbentuk pada struktur perangkat.

Perbedaan penerapan: Penerapan keduanya dalam manufaktur semikonduktor bergantung pada sifat material yang diperlukan dan persyaratan desain perangkat, dan masing-masing cocok untuk aliran proses dan persyaratan teknis yang berbeda.

Klasifikasi dengan metode pertumbuhan epitaksi

· Epitaksi langsung adalah metode penggunaan pemanasan, pemboman elektron, atau medan listrik eksternal untuk membuat atom bahan yang sedang tumbuh memperoleh energi yang cukup, dan secara langsung bermigrasi dan disimpan pada permukaan substrat untuk menyelesaikan pertumbuhan epitaksi, seperti deposisi vakum, sputtering, sublimasi, dll. Namun, metode ini memiliki persyaratan peralatan yang ketat. Resistivitas dan ketebalan film memiliki kemampuan pengulangan yang buruk, sehingga belum digunakan dalam produksi epitaksial silikon.

· Epitaks tidak langsung adalah penggunaan reaksi kimia untuk menyimpan dan menumbuhkan lapisan epitaxial pada permukaan substrat, yang secara luas disebut Deposisi Uap Kimia (CVD). Namun, film tipis yang ditanam oleh CVD belum tentu satu produk tunggal. Oleh karena itu, secara ketat, hanya CVD yang menumbuhkan satu film adalah pertumbuhan epitaxial. Metode ini memiliki peralatan sederhana, dan berbagai parameter lapisan epitaxial lebih mudah dikendalikan dan memiliki pengulangan yang baik. Saat ini, pertumbuhan epitaxial silikon terutama menggunakan metode ini.

Kategori lainnya

·Menurut metode pengangkutan atom bahan epitaksi ke substrat, dapat dibagi menjadi epitaksi vakum, epitaksi fase gas, epitaksi fase cair (LPE), dll.

·Menurut proses perubahan fase, epitaksi dapat dibagi menjadiepitaksi fase gas, epitaksi fase cair, Danepitaksi fase padat.

Masalah diselesaikan dengan proses epitaksi

·Ketika teknologi pertumbuhan epitaksi silikon dimulai, pada saat itulah pembuatan transistor silikon frekuensi tinggi dan daya tinggi mengalami kesulitan. Dilihat dari prinsip transistor, untuk memperoleh frekuensi tinggi dan daya tinggi maka tegangan tembus kolektor harus tinggi dan resistansi seri harus kecil, yaitu penurunan tegangan saturasi harus kecil. Yang pertama membutuhkan resistivitas material di area kolektor yang tinggi, sedangkan yang kedua membutuhkan resistivitas material di area kolektor yang rendah, dan keduanya bertentangan. Jika resistansi seri dikurangi dengan menipiskan ketebalan material area kolektor, wafer silikon akan menjadi terlalu tipis dan rapuh untuk diproses. Jika resistivitas material berkurang, hal ini akan bertentangan dengan persyaratan pertama. Teknologi epitaxial telah berhasil mengatasi kesulitan ini.

Larutan:

· Menumbuhkan lapisan epitaxial resistivitas tinggi pada substrat dengan resistivitas yang sangat rendah, dan memproduksi perangkat pada lapisan epitaxial. Lapisan epitaxial resistivitas tinggi memastikan bahwa tabung memiliki tegangan kerusakan yang tinggi, sedangkan substrat resistivitas rendah mengurangi resistansi substrat dan penurunan tegangan saturasi, sehingga menyelesaikan kontradiksi antara keduanya.

Selain itu, teknologi epitaxial seperti epitaxy fase uap, epitaxy fase cair, epitaks balok molekul, dan epitaxy fase uap senyawa organik logam dari keluarga 1-V, keluarga 1-V, dan bahan semikonduktor senyawa lainnya seperti GAA juga telah sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat berkembang sangat banyak dan telah menjadi teknologi proses yang sangat diperlukan untuk pembuatan sebagian besar microwave danperangkat optoelektronik.

Secara khusus, keberhasilan penerapan berkas molekul danuap organik logamepitaksi fase dalam lapisan ultra-tipis, superlattice, sumur kuantum, superlattice tegang, dan epitaksi lapisan tipis tingkat atom telah meletakkan dasar bagi pengembangan bidang baru penelitian semikonduktor, "rekayasa pita".

Karakteristik pertumbuhan epitaxial

(1) Lapisan epitaksi dengan resistensi tinggi (rendah) dapat tumbuh secara epitaksi pada substrat dengan resistensi rendah (tinggi).

(2) Lapisan epitaksi N(P) dapat ditumbuhkan pada substrat P(N) untuk secara langsung membentuk sambungan PN. Tidak ada masalah kompensasi saat membuat sambungan PN pada substrat tunggal melalui difusi.

(3) Dikombinasikan dengan teknologi topeng, pertumbuhan epitaksial selektif dapat dilakukan di area yang ditentukan, menciptakan kondisi untuk produksi sirkuit terpadu dan perangkat dengan struktur khusus.

(4) Jenis dan konsentrasi doping dapat diubah sesuai kebutuhan selama pertumbuhan epitaxial. Perubahan konsentrasi bisa tiba -tiba atau bertahap.

(5) Lapisan ultra-tipis dari senyawa multi-komponen yang heterogen, berlapis-lapis, dengan komponen variabel dapat ditanam.

(6) Pertumbuhan epitaxial dapat dilakukan pada suhu di bawah titik leleh material. Laju pertumbuhan dapat dikendalikan, dan pertumbuhan epitaxial ketebalan skala atom dapat dicapai.

Persyaratan untuk pertumbuhan epitaksi

(1) Permukaan harus datar dan cerah, tanpa cacat permukaan seperti bintik -bintik terang, lubang, noda kabut dan garis selip

(2) Integritas kristal yang baik, dislokasi rendah dan kepadatan kesalahan susun. UntukEpitaks silikon, kepadatan dislokasi harus kurang dari 1000/cm2, kepadatan patahan susun harus kurang dari 10/cm2, dan permukaan harus tetap cerah setelah dikorosi oleh larutan etsa asam kromik.

(3) Konsentrasi pengotor latar belakang lapisan epitaxial harus rendah dan lebih sedikit kompensasi harus diperlukan. Kemurnian bahan baku harus tinggi, sistem harus disegel dengan baik, lingkungan harus bersih, dan operasi harus ketat untuk menghindari penggabungan kotoran asing ke dalam lapisan epitaxial.

(4) Untuk epitaxy heterogen, komposisi lapisan epitaxial dan substrat harus berubah secara tiba -tiba (kecuali untuk persyaratan perubahan komposisi yang lambat) dan difusi timbal balik dari komposisi antara lapisan epitaxial dan substrat harus diminimalkan.

(5) Konsentrasi doping harus dikontrol secara ketat dan didistribusikan secara merata sehingga lapisan epitaxial memiliki resistivitas seragam yang memenuhi persyaratan. Diperlukan bahwa resistivitaswafer epitaksialditanam di tungku yang berbeda dalam tungku yang sama harus konsisten.

(6) Ketebalan lapisan epitaksi harus memenuhi persyaratan, dengan keseragaman dan pengulangan yang baik.

(7) Setelah pertumbuhan epitaksi pada substrat dengan lapisan terkubur, distorsi pola lapisan terkubur sangat kecil.

(8) Diameter wafer epitaksi harus sebesar mungkin untuk memfasilitasi produksi massal perangkat dan mengurangi biaya.

(9) stabilitas termallapisan epitaksi semikonduktor majemukdan epitaksi heterojungsi bagus.