Apakah proses epitaxy semikonduktor?

Adalah sesuai untuk membina litar bersepadu atau peranti semikonduktor pada lapisan asas kristal yang sempurna. Theepitaksi(epi) dalam pembuatan semikonduktor bertujuan untuk mendepositkan lapisan kristal tunggal yang halus, biasanya kira-kira 0.5 hingga 20 mikron, pada substrat kristal tunggal. Proses epitaksi merupakan langkah penting dalam pembuatan peranti semikonduktor, terutamanya dalam pembuatan wafer silikon.

Proses epitaksi (epi) dalam pembuatan semikonduktor

Gambaran Keseluruhan Epitaxy dalam Pembuatan Semikonduktor
Apa itu	Proses Epitaxy (EPI) dalam pembuatan semikonduktor membolehkan pertumbuhan lapisan kristal nipis dalam orientasi yang diberikan di atas substrat kristal.
Matlamat	Dalam pembuatan semikonduktor, matlamat proses epitaksi adalah untuk membuat pengangkutan elektron dengan lebih cekap melalui peranti. Dalam pembinaan peranti semikonduktor, lapisan epitaksi disertakan untuk menapis dan menjadikan struktur seragam.
Proses	Proses epitaxy membolehkan pertumbuhan lapisan epitaxial kesucian yang lebih tinggi pada substrat bahan yang sama. Dalam beberapa bahan semikonduktor, seperti transistor bipolar heterojunction (HBTs) atau logam oksida semikonduktor medan transistor (MOSFET), proses epitaxy digunakan untuk mengembangkan lapisan bahan yang berbeza dari substrat. Ia adalah proses epitaxy yang memungkinkan untuk mengembangkan lapisan doped ketumpatan rendah pada lapisan bahan yang sangat doped.

Gambaran Keseluruhan Epitaksi dalam Pembuatan Semikonduktor

Apakah itu Proses epitaksi (epi) dalam pembuatan semikonduktor membenarkan pertumbuhan lapisan hablur nipis dalam orientasi tertentu di atas substrat hablur.

Matlamat Dalam pembuatan semikonduktor, matlamat proses epitaksi adalah untuk membuat pengangkutan elektron dengan lebih cekap melalui peranti. Dalam pembinaan peranti semikonduktor, lapisan epitaksi disertakan untuk menapis dan menjadikan struktur seragam.

Proses yangepitaksiproses membolehkan pertumbuhan lapisan epitaxial ketulenan yang lebih tinggi pada substrat bahan yang sama. Dalam sesetengah bahan semikonduktor, seperti transistor bipolar heterojunction (HBT) atau transistor kesan medan semikonduktor oksida logam (MOSFET), proses epitaksi digunakan untuk mengembangkan lapisan bahan yang berbeza daripada substrat. Ia adalah proses epitaksi yang memungkinkan untuk mengembangkan lapisan dop berketumpatan rendah pada lapisan bahan terdop tinggi.

Gambaran keseluruhan proses epitaxy dalam pembuatan semikonduktor

Apa itu proses epitaxy (EPI) dalam pembuatan semikonduktor membolehkan pertumbuhan lapisan kristal nipis dalam orientasi yang diberikan di atas substrat kristal.

Matlamat dalam pembuatan semikonduktor, matlamat proses epitaksi adalah untuk menjadikan elektron diangkut melalui peranti dengan lebih cekap. Dalam pembinaan peranti semikonduktor, lapisan epitaksi disertakan untuk menapis dan menjadikan struktur seragam.

Proses epitaxy membolehkan pertumbuhan lapisan epitaxial kesucian yang lebih tinggi pada substrat bahan yang sama. Dalam beberapa bahan semikonduktor, seperti transistor bipolar heterojunction (HBTs) atau logam oksida semikonduktor medan transistor (MOSFET), proses epitaxy digunakan untuk mengembangkan lapisan bahan yang berbeza dari substrat. Ia adalah proses epitaxy yang memungkinkan untuk mengembangkan lapisan doped berkepadatan rendah pada lapisan bahan yang sangat doped.

Jenis Proses Epitaxial dalam Pembuatan Semikonduktor

Dalam proses epitaxial, arah pertumbuhan ditentukan oleh kristal substrat yang mendasari. Bergantung pada pengulangan pemendapan, boleh terdapat satu atau lebih lapisan epitaxial. Proses epitaxial boleh digunakan untuk membentuk lapisan nipis bahan yang sama atau berbeza dalam komposisi dan struktur kimia daripada substrat asas.

Dua jenis proses Epi
Ciri -ciri	Homoepitaksi	Heteroepitaksi
Lapisan pertumbuhan	Lapisan pertumbuhan epitaxial adalah bahan yang sama dengan lapisan substrat	Lapisan pertumbuhan epitaxial adalah bahan yang berbeza dari lapisan substrat
Struktur kristal dan kekisi	Struktur kristal dan pemalar kekisi substrat dan lapisan epitaxial adalah sama	Struktur kristal dan pemalar kekisi substrat dan lapisan epitaxial adalah berbeza
Contoh	Pertumbuhan epitaxial silikon ketulenan tinggi pada substrat silikon	Pertumbuhan epitaxial gallium arsenide pada substrat silikon
Aplikasi	Struktur peranti semikonduktor yang memerlukan lapisan tahap doping yang berbeza atau filem tulen pada substrat yang kurang tulen	Struktur peranti semikonduktor yang memerlukan lapisan bahan yang berbeza atau membina filem kristal bahan yang tidak dapat diperolehi sebagai kristal tunggal

Dua jenis proses EPI

Ciri-ciriHomoepitaxy Heteroepitaksi

Lapisan Pertumbuhan Lapisan pertumbuhan epitaxial adalah bahan yang sama dengan lapisan substrat Lapisan pertumbuhan epitaxial adalah bahan yang berbeza dari lapisan substrat

Struktur kristal dan kisi struktur kristal dan pemalar kisi substrat dan lapisan epitaxial adalah sama struktur kristal dan pemalar kisi substrat dan lapisan epitaxial berbeza

Contoh pertumbuhan epitaxial silikon kemelut tinggi pada pertumbuhan epitaxial substrat silikon arsenida pada substrat silikon

Aplikasi Struktur peranti semikonduktor yang memerlukan lapisan tahap doping yang berbeza atau filem tulen pada substrat kurang murni struktur peranti semikonduktor yang memerlukan lapisan bahan yang berbeza atau membina filem kristal bahan yang tidak dapat diperoleh sebagai kristal tunggal

Dua Jenis Proses Epi

Ciri -ciri homoepitaxy heteroepitaksi

Lapisan Pertumbuhan Lapisan pertumbuhan epitaxial adalah bahan yang sama dengan lapisan substrat Lapisan pertumbuhan epitaxial adalah bahan yang berbeza daripada lapisan substrat

Struktur Kristal dan Kekisi Struktur kristal dan pemalar kekisi substrat dan lapisan epitaxial adalah sama Struktur kristal dan pemalar kekisi substrat dan lapisan epitaxial adalah berbeza

Contoh Pertumbuhan epitaxial silikon ketulenan tinggi pada substrat silikon Pertumbuhan epitaxial bagi galium arsenide pada substrat silikon

Aplikasi Struktur peranti semikonduktor yang memerlukan lapisan tahap doping yang berbeza atau filem tulen pada struktur peranti semikonduktor yang kurang tulen yang memerlukan lapisan bahan yang berbeza atau membina filem kristal bahan yang tidak dapat diperoleh sebagai kristal tunggal

Faktor yang mempengaruhi proses epitaxial dalam pembuatan semikonduktor

 

Faktor	Penerangan
Suhu	Mempengaruhi kadar epitaksi dan ketumpatan lapisan epitaksi. Suhu yang diperlukan untuk proses epitaksi adalah lebih tinggi daripada suhu bilik dan nilainya bergantung kepada jenis epitaksi.
Tekanan	Mempengaruhi kadar epitaksi dan ketumpatan lapisan epitaksi.
Kecacatan	Kecacatan dalam epitaxy membawa kepada wafer yang cacat. Keadaan fizikal yang diperlukan untuk proses epitaxy perlu dikekalkan untuk pertumbuhan lapisan epitaxial bebas kecacatan.
Jawatan yang Diingini	Proses epitaksi harus berkembang pada kedudukan kristal yang betul. Kawasan di mana pertumbuhan tidak diingini semasa proses perlu disalut dengan betul untuk mengelakkan pertumbuhan.
Doping sendiri	Oleh kerana proses epitaxy dilakukan pada suhu tinggi, atom dopan mungkin dapat membawa perubahan dalam bahan.

Keterangan faktor

Suhu Mempengaruhi kadar epitaksi dan ketumpatan lapisan epitaksi. Suhu yang diperlukan untuk proses epitaksi adalah lebih tinggi daripada suhu bilik dan nilainya bergantung kepada jenis epitaksi.

Tekanan mempengaruhi kadar epitaxy dan ketumpatan lapisan epitaxial.

Kecacatan Kecacatan pada epitaksi membawa kepada wafer yang rosak. Keadaan fizikal yang diperlukan untuk proses epitaksi hendaklah dikekalkan untuk pertumbuhan lapisan epitaksi tanpa kecacatan.

Kedudukan yang Diingini Proses epitaksi harus berkembang pada kedudukan kristal yang betul. Kawasan di mana pertumbuhan tidak diingini semasa proses perlu disalut dengan betul untuk mengelakkan pertumbuhan.

Doping sendiri Sejak proses epitaxy dilakukan pada suhu tinggi, atom dopan mungkin dapat membawa perubahan dalam bahan.

Penerangan Faktor

Suhu menjejaskan kadar epitaxy dan ketumpatan lapisan epitaxial. Suhu yang diperlukan untuk proses epitaxial adalah lebih tinggi daripada suhu bilik, dan nilai bergantung kepada jenis epitaxy.

Tekanan mempengaruhi kadar epitaxy dan ketumpatan lapisan epitaxial.

Kecacatan kecacatan dalam epitaxy membawa kepada wafer yang cacat. Keadaan fizikal yang diperlukan untuk proses epitaxy perlu dikekalkan untuk pertumbuhan lapisan epitaxial bebas kecacatan.

Lokasi yang dikehendaki Proses epitaksi harus tumbuh di lokasi kristal yang betul. Kawasan di mana pertumbuhan tidak diingini semasa proses ini hendaklah disalut dengan betul untuk mengelakkan pertumbuhan.

Pengdopan sendiri Memandangkan proses epitaksi dilakukan pada suhu tinggi, atom dopan mungkin boleh membawa perubahan dalam bahan.

Ketumpatan dan kadar epitaxial

Ketumpatan pertumbuhan epitaxial ialah bilangan atom per unit isipadu bahan dalam lapisan pertumbuhan epitaxial. Faktor-faktor seperti suhu, tekanan, dan jenis substrat semikonduktor mempengaruhi pertumbuhan epitaxial. Secara amnya, ketumpatan lapisan epitaxial berbeza dengan faktor di atas. Kelajuan lapisan epitaksi tumbuh dipanggil kadar epitaksi.

Jika epitaksi ditanam di lokasi dan orientasi yang betul, kadar pertumbuhan akan tinggi dan begitu juga sebaliknya. Sama seperti ketumpatan lapisan epitaksi, kadar epitaksi juga bergantung pada faktor fizikal seperti suhu, tekanan dan jenis bahan substrat.

Kadar epitaxial meningkat pada suhu tinggi dan tekanan rendah. Kadar epitaxy juga bergantung kepada orientasi struktur substrat, kepekatan reaktan, dan teknik pertumbuhan yang digunakan.

Kaedah Proses Epitaksi

Terdapat beberapa kaedah epitaxy:epitaksi fasa cecair（LPE）, epitaxy fasa hibrid, epitaxy fasa pepejal,Pemendapan lapisan atom, pemendapan wap kimia, Epitaxy rasuk molekul, dan sebagainya. Mari kita bandingkan dua proses epitaxy: CVD dan MBE.

Pemendapan wap kimia (CVD) Epitaksi rasuk molekul (MBE)

Proses kimia Proses fizikal

Melibatkan tindak balas kimia yang berlaku apabila prekursor gas bertemu dengan substrat yang dipanaskan dalam ruang pertumbuhan atau reaktor Bahan yang akan dimendapkan dipanaskan dalam keadaan vakum

Kawalan tepat proses pertumbuhan filem Kawalan tepat ketebalan dan komposisi lapisan tumbuh

Untuk aplikasi yang memerlukan lapisan epitaxial berkualiti tinggi Untuk aplikasi yang memerlukan lapisan epitaxial yang sangat halus

Kaedah yang paling biasa digunakan kaedah yang lebih mahal

Pemendapan wap kimia (CVD)	Epitaxy rasuk molekul (MBE)
Proses kimia	Proses fizikal
Melibatkan tindak balas kimia yang berlaku apabila pendahulu gas memenuhi substrat yang dipanaskan dalam ruang pertumbuhan atau reaktor	Bahan yang akan didepositkan dipanaskan di bawah keadaan vakum
Kawalan tepat terhadap proses pertumbuhan filem nipis	Kawalan tepat ketebalan dan komposisi lapisan tumbuh
Digunakan dalam aplikasi yang memerlukan lapisan epitaxial berkualiti tinggi	Digunakan dalam aplikasi yang memerlukan lapisan epitaxial yang sangat halus
Kaedah yang paling biasa digunakan	Kaedah yang lebih mahal

Pemendapan wap kimia (CVD) Epitaksi rasuk molekul (MBE)

Proses kimia Proses fizikal

Melibatkan tindak balas kimia yang berlaku apabila prekursor gas memenuhi substrat yang dipanaskan dalam ruang pertumbuhan atau reaktor bahan yang akan didepositkan dipanaskan di bawah keadaan vakum

Kawalan yang tepat terhadap proses pertumbuhan filem nipis yang tepat mengawal ketebalan dan komposisi lapisan dewasa

Digunakan dalam aplikasi yang memerlukan lapisan epitaxial berkualiti tinggi yang digunakan dalam aplikasi yang memerlukan lapisan epitaxial yang sangat halus

Kaedah yang paling biasa digunakan Kaedah yang lebih mahal

Proses epitaxy adalah kritikal dalam pembuatan semikonduktor; ia mengoptimumkan prestasi

Peranti semikonduktor dan litar bersepadu. Ia adalah salah satu proses utama dalam pembuatan peranti semikonduktor yang mempengaruhi kualiti peranti, ciri, dan prestasi elektrik.