Dalam rantai industri semikonduktor, khususnya pada rantai industri semikonduktor generasi ketiga (wide bandgap semiconductor), terdapat substrat danepitaksilapisan. Apa pentingnyaepitaksilapisan? Apa perbedaan antara substrat dan substrat?
Substratnya adalah akue waferterbuat dari bahan kristal tunggal semikonduktor. Substrat dapat langsung masuk ke dalamkue waferlink manufaktur untuk memproduksi perangkat semikonduktor, atau dapat diproses olehepitaksiproses untuk menghasilkan wafer epitaksi. Substrat adalah bagian bawahkue wafer(potong wafernya, Anda bisa mendapatkan satu demi satu dadu, lalu mengemasnya menjadi chip legendaris) (sebenarnya, bagian bawah chip umumnya dilapisi dengan lapisan emas belakang, digunakan sebagai sambungan “ground”, tetapi dibuat dalam proses belakang), dan alas yang menjalankan seluruh fungsi pendukung (pencakar langit dalam chip dibangun di atas substrat).
Epitaksi mengacu pada proses menumbuhkan kristal tunggal baru pada substrat kristal tunggal yang telah diproses secara cermat dengan cara memotong, menggiling, memoles, dll. Kristal tunggal baru dapat berupa bahan yang sama dengan substratnya, atau dapat berupa bahan yang berbeda. (homoepitaksial atau heteroepitaksial).
Karena lapisan kristal tunggal yang baru terbentuk tumbuh di sepanjang fase kristal substrat, maka disebut lapisan epitaksi (biasanya tebalnya beberapa mikron. Ambil contoh silikon: arti pertumbuhan epitaksi silikon adalah menumbuhkan lapisan kristal dengan integritas struktur kisi yang baik pada substrat kristal tunggal silikon dengan orientasi kristal tertentu dan resistivitas serta ketebalan yang berbeda sebagai substrat), dan substrat dengan lapisan epitaksi disebut wafer epitaksi (wafer epitaksi = lapisan epitaksi + substrat). Pembuatan perangkat dilakukan pada lapisan epitaksi.
Epitaksialitas dibagi menjadi homoepitaksialitas dan heteroepitaksialitas. Homoepitaksialitas adalah menumbuhkan lapisan epitaksial dari bahan yang sama dengan substrat pada substrat. Apa pentingnya homoepitaksialitas? – Meningkatkan stabilitas dan keandalan produk. Meskipun homoepitaksialitas adalah menumbuhkan lapisan epitaksial dari bahan yang sama dengan substrat, meskipun bahannya sama, namun dapat meningkatkan kemurnian bahan dan keseragaman permukaan wafer. Dibandingkan dengan wafer poles yang diproses dengan pemolesan mekanis, substrat yang diproses dengan epitaksialitas memiliki kerataan permukaan yang tinggi, kebersihan yang tinggi, cacat mikro yang lebih sedikit, dan pengotor permukaan yang lebih sedikit. Oleh karena itu, resistivitasnya lebih seragam, dan lebih mudah untuk mengontrol cacat permukaan seperti partikel permukaan, patahan susun, dan dislokasi. Epitaxy tidak hanya meningkatkan kinerja produk, namun juga memastikan stabilitas dan keandalan produk.
Apa manfaat membuat lapisan epitaksial atom silikon lainnya pada substrat wafer silikon? Dalam proses silikon CMOS, pertumbuhan epitaxial (EPI, epitaxial) pada substrat wafer merupakan langkah proses yang sangat penting.
1. Meningkatkan kualitas kristal
Cacat dan kotoran substrat awal: Substrat wafer mungkin memiliki cacat dan kotoran tertentu selama proses pembuatan. Pertumbuhan lapisan epitaksi dapat menghasilkan lapisan silikon kristal tunggal berkualitas tinggi, cacat rendah, dan konsentrasi pengotor pada substrat, yang sangat penting untuk pembuatan perangkat selanjutnya. Struktur kristal seragam: Pertumbuhan epitaksi dapat memastikan struktur kristal yang lebih seragam, mengurangi pengaruh batas butir dan cacat pada bahan substrat, sehingga meningkatkan kualitas kristal seluruh wafer.
2. Meningkatkan kinerja kelistrikan
Mengoptimalkan karakteristik perangkat: Dengan menumbuhkan lapisan epitaksi pada substrat, konsentrasi doping dan jenis silikon dapat dikontrol secara tepat untuk mengoptimalkan kinerja listrik perangkat. Misalnya, doping lapisan epitaksial dapat secara akurat menyesuaikan tegangan ambang batas dan parameter listrik MOSFET lainnya. Mengurangi arus bocor: Lapisan epitaksi berkualitas tinggi memiliki kepadatan cacat yang lebih rendah, yang membantu mengurangi arus bocor pada perangkat, sehingga meningkatkan kinerja dan keandalan perangkat.
3. Mendukung node proses lanjutan
Mengurangi ukuran fitur: Dalam node proses yang lebih kecil (seperti 7nm, 5nm), ukuran fitur perangkat terus menyusut, sehingga memerlukan material yang lebih halus dan berkualitas tinggi. Teknologi pertumbuhan epitaxial dapat memenuhi persyaratan ini dan mendukung manufaktur sirkuit terpadu berkinerja tinggi dan kepadatan tinggi. Meningkatkan tegangan rusaknya: Lapisan epitaksial dapat dirancang untuk memiliki tegangan tembus yang lebih tinggi, yang sangat penting untuk pembuatan perangkat berdaya tinggi dan bertegangan tinggi. Misalnya, pada perangkat listrik, lapisan epitaksial dapat meningkatkan tegangan rusaknya perangkat dan meningkatkan jangkauan pengoperasian yang aman.
4. Kompatibilitas proses dan struktur multi-layer
Struktur multi-lapisan: Teknologi pertumbuhan epitaksi memungkinkan struktur multi-lapisan ditanam pada substrat, dan lapisan yang berbeda dapat memiliki konsentrasi dan jenis doping yang berbeda. Ini sangat membantu untuk pembuatan perangkat CMOS yang kompleks dan mencapai integrasi tiga dimensi. Kompatibilitas: Proses pertumbuhan epitaksi sangat kompatibel dengan proses manufaktur CMOS yang ada dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam proses manufaktur yang ada tanpa mengubah jalur proses secara signifikan.
Waktu posting: 16 Juli 2024