Was ist der Halbleiter -Epitaxieprozess?

Es ist ideal, um integrierte Schaltkreise oder Halbleiterbauelemente auf einer perfekt kristallinen Basisschicht aufzubauen. DerEpitaxieDer (Epi-)Prozess in der Halbleiterfertigung zielt darauf ab, eine feine einkristalline Schicht, üblicherweise etwa 0,5 bis 20 Mikrometer, auf einem einkristallinen Substrat abzuscheiden. Der Epitaxieprozess ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere bei der Herstellung von Siliziumwafern.

Epitaxie (Epi)-Prozess in der Halbleiterfertigung

Überblick über die Epitaxie in der Herstellung von Halbleiter
Was ist das	Das Epitaxy (EPI) -Prozess in der Semiconductor -Herstellung ermöglicht das Wachstum einer dünnen kristallinen Schicht in einer gegebenen Ausrichtung auf einem kristallinen Substrat.
Ziel	Bei der Halbleiterfertigung besteht das Ziel des Epitaxieprozesses darin, den Elektronentransport durch das Gerät effizienter zu gestalten. Beim Aufbau von Halbleiterbauelementen werden Epitaxieschichten verwendet, um die Struktur zu verfeinern und gleichmäßig zu machen.
Verfahren	Der Epitaxieprozess ermöglicht das Wachstum höherer puritäts -epitaxialer Schichten auf einem Substrat desselben Materials. In einigen Halbleitermaterialien, wie z. Es ist der Epitaxieprozess, der es ermöglicht, eine dotierte Schicht mit niedriger Dichte auf einer Schicht mit hoch dotiertem Material zu züchten.

Überblick über die Epitaxie in der Herstellung von Halbleiter

Was ist das? Der Epitaxieprozess (Epi) in der Halbleiterfertigung ermöglicht das Wachstum einer dünnen kristallinen Schicht in einer bestimmten Ausrichtung auf einem kristallinen Substrat.

Ziel Bei der Halbleiterfertigung besteht das Ziel des Epitaxieprozesses darin, den Elektronentransport durch das Gerät effizienter zu gestalten. Beim Aufbau von Halbleiterbauelementen werden Epitaxieschichten verwendet, um die Struktur zu verfeinern und gleichmäßig zu machen.

Verarbeiten Sie dieEpitaxieDer Prozess ermöglicht das Wachstum von epitaxialen Schichten mit höherer Reinheit auf einem Substrat desselben Materials. In einigen Halbleitermaterialien, wie z. Es ist der Epitaxieprozess, der es ermöglicht, eine dotierte Schicht mit niedriger Dichte auf einer Schicht mit hoch dotiertem Material zu züchten.

Überblick über den Epitaxieprozess in der Halbleiterfertigung

Was es ist: Der Epitaxieprozess (Epi) in der Halbleiterfertigung ermöglicht das Wachstum einer dünnen kristallinen Schicht in einer bestimmten Ausrichtung auf einem kristallinen Substrat.

Ziel des Epitaxieprozesses in der Halbleiterfertigung ist es, den Transport der Elektronen durch das Gerät effizienter zu gestalten. Beim Aufbau von Halbleiterbauelementen werden Epitaxieschichten verwendet, um die Struktur zu verfeinern und gleichmäßig zu machen.

Der Epitaxieprozess ermöglicht das Wachstum epitaktischer Schichten höherer Reinheit auf einem Substrat aus demselben Material. Bei einigen Halbleitermaterialien, beispielsweise Heterojunction-Bipolartransistoren (HBTs) oder Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), wird der Epitaxieprozess verwendet, um eine Schicht aus einem anderen Material als dem Substrat wachsen zu lassen. Es ist der Epitaxieprozess, der es ermöglicht, eine niedrigdichte dotierte Schicht auf einer Schicht aus hochdotiertem Material wachsen zu lassen.

Arten von epitaxialen Prozessen bei der Herstellung von Halbleiter

Beim Epitaxieverfahren wird die Wachstumsrichtung durch den darunter liegenden Substratkristall bestimmt. Je nach Wiederholung der Abscheidung können eine oder mehrere Epitaxieschichten vorhanden sein. Epitaxieprozesse können verwendet werden, um dünne Materialschichten zu bilden, die in ihrer chemischen Zusammensetzung und Struktur mit dem darunter liegenden Substrat übereinstimmen oder sich davon unterscheiden.

Zwei Arten von EPI -Prozessen
Eigenschaften	Homoepitaxie	Heteroepitaxie
Wachstumsschichten	Die epitaxiale Wachstumsschicht ist das gleiche Material wie die Substratschicht	Die epitaktische Wachstumsschicht besteht aus einem anderen Material als die Substratschicht
Kristallstruktur und Gitter	Die Kristallstruktur und Gitterkonstante des Substrats und der Epitaxieschicht sind gleich	Die Kristallstruktur und Gitterkonstante von Substrat und Epitaxieschicht sind unterschiedlich
Beispiele	Epitaxielles Wachstum von hohem Silizium auf Siliziumsubstrat	Epitaxielles Wachstum von Galliumarsenid auf Siliziumsubstrat
Anwendungen	Halbleiterbauelementstrukturen, die Schichten unterschiedlicher Dotierung oder reine Filme auf weniger reinen Substraten erfordern	Halbleiter -Gerätestrukturen, die Schichten verschiedener Materialien benötigen oder kristalline Materialfilme bauen, die nicht als Einkristalle erhalten werden können

Zwei Arten von EPI -Prozessen

EigenschaftenHomoepitaxie Heteroepitaxie

Wachstumsschichten Die epitaktische Wachstumsschicht besteht aus demselben Material wie die Substratschicht. Die epitaktische Wachstumsschicht besteht aus einem anderen Material als die Substratschicht

Kristallstruktur und Gitter Die Kristallstruktur und die Gitterkonstante des Substrats und der Epitaxialdicht sind gleich. Die Kristallstruktur und die Gitterkonstante des Substrats und der epitaxialen Schicht sind unterschiedlich

Beispiele Epitaktisches Wachstum von hochreinem Silizium auf Siliziumsubstrat Epitaktisches Wachstum von Galliumarsenid auf Siliziumsubstrat

Anwendungen Halbleiter -Gerätestrukturen, die Schichten verschiedener Dotierungsniveaus oder reine Filme auf weniger reinen Substraten benötigen, Halbleiter -Gerätestrukturen, die Schichten verschiedener Materialien erfordern oder kristalline Filme von Materialien bauen, die nicht als Einkristalle erhalten werden können

Zwei Arten von EPI -Prozessen

Merkmale Homoepitaxie Heteroepitaxie

Wachstumsschicht Die epitaktische Wachstumsschicht besteht aus demselben Material wie die Substratschicht. Die epitaktische Wachstumsschicht besteht aus einem anderen Material als die Substratschicht

Kristallstruktur und Gitter Die Kristallstruktur und die Gitterkonstante des Substrats und der Epitaxieschicht sind gleich. Die Kristallstruktur und die Gitterkonstante des Substrats und der Epitaxieschicht sind unterschiedlich

Beispiele Epitaktisches Wachstum von hochreinem Silizium auf Siliziumsubstrat. Epitaktisches Wachstum von Galliumarsenid auf Siliziumsubstrat

Anwendungen Halbleiter -Gerätestrukturen, die Schichten verschiedener Dopingwerte oder reine Filme auf weniger reinen Substraten erfordern, Halbleiter -Gerätestrukturen, die Schichten verschiedener Materialien erfordern oder kristalline Filme von Materialien bauen, die nicht als Einzelkristalle erhalten werden können

Faktoren, die epitaxiale Prozesse bei der Herstellung von Halbleiter beeinflussen

 

Faktoren	Beschreibung
Temperatur	Beeinflusst die Epitaxierate und die Epitaxieschichtdichte. Die für den Epitaxieprozess erforderliche Temperatur liegt über der Raumtemperatur und der Wert hängt von der Art der Epitaxie ab.
Druck	Beeinflusst die Epitaxierate und die Epitaxieschichtdichte.
Mängel	Defekte in der Epitaxie führen zu defekten Wafern. Für ein defektfreies Epitaxieschichtwachstum sollten die für den Epitaxieprozess erforderlichen physikalischen Bedingungen eingehalten werden.
Angestrebte Tätigkeit	Der Epitaxieprozess sollte an der richtigen Position des Kristalls wachsen. Die Bereiche, in denen während des Prozesses kein Wachstum erwünscht ist, sollten ordnungsgemäß beschichtet werden, um Wachstum zu verhindern.
Selbstdop	Da der Epitaxieprozess bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, können Dotierstoffatome möglicherweise Veränderungen im Material bewirken.

Faktoren Beschreibung

Die Temperatur beeinflusst die Epitaxienrate und die epitaxiale Schichtdichte. Die für den Epitaxienprozess erforderliche Temperatur ist höher als die Raumtemperatur und der Wert hängt von der Art der Epitaxie ab.

Der Druck beeinflusst die Epitaxierate und die Epitaxieschichtdichte.

Defektfehler in der Epitaxie führen zu defekten Wafern. Die für den Epitaxienprozess erforderlichen physikalischen Bedingungen sollten für das Wachstum der epitaxialen epitaxialen Schicht beibehalten werden.

Gewünschte Position Der Epitaxieprozess sollte auf der richtigen Position des Kristalls wachsen. Die Bereiche, in denen das Wachstum während des Prozesses nicht erwünscht ist, sollte ordnungsgemäß beschichtet werden, um das Wachstum zu verhindern.

Selbstdotierung Da der Epitaxieprozess bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, können Dotierdotome möglicherweise Änderungen des Materials bewirken.

Faktor Beschreibung

Die Temperatur beeinflusst die Epitaxierate und die Dichte der Epitaxieschicht. Die für den Epitaxieprozess erforderliche Temperatur liegt über der Raumtemperatur und der Wert hängt von der Art der Epitaxie ab.

Der Druck beeinflusst die Epitaxienrate und die epitaxiale Schichtdichte.

Defektfehler in der Epitaxie führen zu defekten Wafern. Die für den Epitaxienprozess erforderlichen physikalischen Bedingungen sollten für das Wachstum der epitaxialen epitaxialen Schicht aufbewahrt werden.

Gewünschter Ort Der Epitaxieprozess sollte an der richtigen Stelle des Kristalls wachsen. Bereiche, in denen während dieses Prozesses kein Wachstum erwünscht ist, sollten ordnungsgemäß beschichtet werden, um Wachstum zu verhindern.

Selbstdotierung Da der Epitaxieprozess bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, können Dotierdotome möglicherweise Änderungen des Materials bewirken.

Epitaxiedichte und -rate

Die Dichte des epitaxialen Wachstums ist die Anzahl der Atome pro Materialvolumen des Materials in der epitaxialen Wachstumsschicht. Faktoren wie Temperatur, Druck und die Art des Halbleitersubstrats beeinflussen das epitaxiale Wachstum. Im Allgemeinen variiert die Dichte der epitaxialen Schicht mit den oben genannten Faktoren. Die Geschwindigkeit, mit der die epitaxiale Schicht wächst, wird als Epitaxienrate bezeichnet.

Wenn die Epitaxie an der richtigen Stelle und Ausrichtung angebracht wird, ist die Wachstumsrate hoch und umgekehrt. Ähnlich wie die Epitaxieschichtdichte hängt auch die Epitaxierate von physikalischen Faktoren wie Temperatur, Druck und Art des Substratmaterials ab.

Die Epitaxierate steigt bei hohen Temperaturen und niedrigen Drücken. Die Epitaxierate hängt auch von der Ausrichtung der Substratstruktur, der Konzentration der Reaktanten und der verwendeten Wachstumstechnik ab.

Epitaxie-Prozessmethoden

Es gibt verschiedene Epitaxiemethoden:flüssige Phase -Epitaxie （LPE）, Hybriddampfphase -Epitaxie, feste Phase -Epitaxie,Atomlagenabscheidung, chemische Dampfabscheidung, Molekularstrahlpitaxieusw. Vergleichen wir zwei Epitaxienprozesse: CVD und MBE.

Chemische Dampfabscheidung (CVD) Molekularstrahlpitaxie (MBE)

Physikalischer Prozess des chemischen Prozesses

Dabei handelt es sich um eine chemische Reaktion, die auftritt, wenn ein Gasvorläufer in einer Wachstumskammer oder einem Reaktor auf ein erhitztes Substrat trifft. Das abzuscheidende Material wird unter Vakuumbedingungen erhitzt

Präzise Kontrolle des Filmwachstumsprozesses. Präzise Kontrolle der Dicke und Zusammensetzung der gewachsenen Schicht

Für Anwendungen, die hochwertige Epitaxieschichten erfordern. Für Anwendungen, die extrem feine Epitaxieschichten erfordern

Am häufigsten verwendete Methode teurere Methode

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)	Molekularstrahlepitaxie (MBE)
Chemischer Prozess	Physischer Prozess
Beinhaltet eine chemische Reaktion, die auftritt, wenn ein Gasvorläufer auf ein erhitztes Substrat in einer Wachstumskammer oder einem Reaktor trifft	Das zu abgelagerte Material wird unter Vakuumbedingungen erhitzt
Genauige Kontrolle des Dünnfilmwachstumsprozesses	Präzise Kontrolle der Dicke und Zusammensetzung der gewachsenen Schicht
Wird in Anwendungen eingesetzt, die hochwertige Epitaxieschichten erfordern	Wird in Anwendungen verwendet, die extrem feine Epitaxialdichten erfordern
Am häufigsten verwendete Methode	Teurere Methode

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) Molekularstrahlepitaxie (MBE)

Physikalischer Prozess des chemischen Prozesses

Dabei handelt es sich um eine chemische Reaktion, die auftritt, wenn ein Gasvorläufer in einer Wachstumskammer oder einem Reaktor auf ein erhitztes Substrat trifft. Das abzuscheidende Material wird unter Vakuumbedingungen erhitzt

Präzise Steuerung des Dünnschichtwachstumsprozesses. Präzise Steuerung der Dicke und Zusammensetzung der gewachsenen Schicht

Wird in Anwendungen verwendet, die hochwertige Epitaxieschichten erfordern. Wird in Anwendungen verwendet, die extrem feine Epitaxieschichten erfordern

Am häufigsten verwendete Methode. Teurere Methode

Der Epitaxieprozess ist in der Halbleiterfertigung von entscheidender Bedeutung. Es optimiert die Leistung von

Halbleiterbauelemente und integrierte Schaltkreise. Es handelt sich um einen der Hauptprozesse bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, der sich auf die Qualität, Eigenschaften und elektrische Leistung des Bauelements auswirkt.