Quá trình epit Wax bán dẫn là gì?

Đó là lý tưởng để xây dựng các mạch tích hợp hoặc thiết bị bán dẫn trên một lớp cơ sở tinh thể hoàn hảo. cácepitaxy(epi) trong sản xuất chất bán dẫn nhằm mục đích tạo ra một lớp đơn tinh thể mịn, thường khoảng 0,5 đến 20 micron, trên chất nền đơn tinh thể. Quá trình epit Wax là một bước quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị bán dẫn, đặc biệt là trong sản xuất tấm bán dẫn silicon.

Quá trình epit Wax (epi) trong sản xuất chất bán dẫn

Tổng quan về Epitaxy trong sản xuất chất bán dẫn

Nó là gì Quá trình epit Wax (epi) trong sản xuất chất bán dẫn cho phép sự phát triển của một lớp tinh thể mỏng theo một hướng nhất định trên bề mặt tinh thể.

Mục tiêu Trong sản xuất chất bán dẫn, mục tiêu của quá trình epitaxy là làm cho các electron vận chuyển hiệu quả hơn qua thiết bị. Trong việc xây dựng các thiết bị bán dẫn, các lớp epitaxy được đưa vào để tinh chỉnh và làm cho cấu trúc đồng nhất.

xử lýepitaxyQuá trình này cho phép sự phát triển của các lớp epitaxy có độ tinh khiết cao hơn trên nền của cùng một vật liệu. Trong một số vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như bóng bán dẫn lưỡng cực dị vòng (HBT) hoặc bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại (MOSFET), quy trình epit Wax được sử dụng để phát triển một lớp vật liệu khác với chất nền. Chính quá trình epitaxy giúp có thể phát triển một lớp pha tạp mật độ thấp trên một lớp vật liệu có độ pha tạp cao.

Tổng quan về quá trình epitaxy trong sản xuất chất bán dẫn

Nó là gì Quá trình epit Wax (epi) trong sản xuất chất bán dẫn cho phép sự phát triển của một lớp tinh thể mỏng theo một hướng nhất định trên bề mặt tinh thể.

Mục tiêu trong sản xuất chất bán dẫn, mục tiêu của quá trình epit Wax là làm cho các electron được vận chuyển qua thiết bị hiệu quả hơn. Trong việc xây dựng các thiết bị bán dẫn, các lớp epitaxy được đưa vào để tinh chỉnh và làm cho cấu trúc đồng nhất.

Quá trình epit Wax cho phép phát triển các lớp epiticular có độ tinh khiết cao hơn trên nền của cùng một vật liệu. Trong một số vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như bóng bán dẫn lưỡng cực dị vòng (HBT) hoặc bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại (MOSFET), quy trình epit Wax được sử dụng để phát triển một lớp vật liệu khác với chất nền. Chính quá trình epitaxy giúp có thể phát triển một lớp pha tạp mật độ thấp trên một lớp vật liệu có độ pha tạp cao.

Các loại quy trình epiticular trong sản xuất chất bán dẫn

Trong quá trình epiticular, hướng phát triển được xác định bởi tinh thể chất nền bên dưới. Tùy thuộc vào sự lặp lại của quá trình lắng đọng, có thể có một hoặc nhiều lớp epiticular. Quá trình epiticular có thể được sử dụng để tạo thành các lớp vật liệu mỏng giống hoặc khác nhau về thành phần hóa học và cấu trúc so với chất nền bên dưới.

Hai loại quy trình Epi

Đặc trưngHomoepitaxy Heteroepitaxy

Lớp tăng trưởng Lớp tăng trưởng epitaxy là vật liệu giống như lớp nền Lớp tăng trưởng epitaxy là vật liệu khác với lớp nền

Cấu trúc tinh thể và mạng tinh thể Cấu trúc tinh thể và hằng số mạng của lớp nền và lớp epiticular là giống nhau Cấu trúc tinh thể và hằng số mạng của lớp nền và lớp epiticular là khác nhau

Ví dụ Sự phát triển epitaxy của silicon có độ tinh khiết cao trên nền silicon Sự phát triển epitaxy của gali arsenide trên đế silicon

Ứng dụng Cấu trúc thiết bị bán dẫn yêu cầu các lớp có mức độ pha tạp khác nhau hoặc màng tinh khiết trên chất nền kém tinh khiết hơn Cấu trúc thiết bị bán dẫn yêu cầu các lớp vật liệu khác nhau hoặc xây dựng màng tinh thể của vật liệu không thể thu được dưới dạng tinh thể đơn lẻ

Hai loại quy trình Epi

Đặc điểm Homoepitaxy Heteroepitaxy

Lớp tăng trưởng Lớp tăng trưởng epitaxy là vật liệu giống như lớp nền Lớp tăng trưởng epitaxy là vật liệu khác với lớp nền

Cấu trúc tinh thể và mạng tinh thể Cấu trúc tinh thể và hằng số mạng của lớp nền và lớp epiticular là giống nhau Cấu trúc tinh thể và hằng số mạng của lớp nền và lớp epiticular là khác nhau

Ví dụ Sự phát triển epitaxy của silicon có độ tinh khiết cao trên đế silicon Sự phát triển epitaxy của gali arsenide trên đế silicon

Ứng dụng Cấu trúc thiết bị bán dẫn yêu cầu các lớp có mức độ pha tạp khác nhau hoặc màng tinh khiết trên chất nền kém tinh khiết hơn Cấu trúc thiết bị bán dẫn yêu cầu các lớp vật liệu khác nhau hoặc tạo màng tinh thể của vật liệu không thể thu được dưới dạng tinh thể đơn lẻ

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình epiticular trong sản xuất chất bán dẫn

Yếu tố Mô tả

Nhiệt độ Ảnh hưởng đến tốc độ epitaxy và mật độ lớp epitaxy. Nhiệt độ cần thiết cho quá trình epit Wax cao hơn nhiệt độ phòng và giá trị phụ thuộc vào loại epit Wax.

Áp lực Ảnh hưởng đến tốc độ epitaxy và mật độ lớp epitaxy.

Khiếm khuyết Các khiếm khuyết trong epit Wax dẫn đến các tấm bán dẫn bị lỗi. Các điều kiện vật lý cần thiết cho quá trình epitaxy phải được duy trì để lớp epitaxy phát triển không có khuyết tật.

Vị trí mong muốn Quá trình epitaxy sẽ phát triển ở đúng vị trí của tinh thể. Những khu vực không mong muốn tăng trưởng trong quá trình này phải được phủ đúng cách để ngăn chặn sự phát triển.

Tự pha tạp Vì quá trình epit Wax được thực hiện ở nhiệt độ cao, các nguyên tử pha tạp có thể gây ra những thay đổi trong vật liệu.

Yếu tố Mô tả

Nhiệt độ Ảnh hưởng đến tốc độ epitaxy và mật độ của lớp epitaxy. Nhiệt độ cần thiết cho quá trình epiticular cao hơn nhiệt độ phòng và giá trị này phụ thuộc vào loại epitaxy.

Áp suất ảnh hưởng đến tốc độ epitaxy và mật độ lớp epitaxy.

Khiếm khuyết Các khiếm khuyết trong epit Wax dẫn đến các tấm bán dẫn bị lỗi. Các điều kiện vật lý cần thiết cho quá trình epitaxy phải được duy trì để lớp epitaxy phát triển không có khuyết tật.

Vị trí mong muốn Quá trình epitaxy sẽ phát triển ở đúng vị trí của tinh thể. Những khu vực không mong muốn tăng trưởng trong quá trình này phải được phủ đúng cách để ngăn chặn sự phát triển.

Tự pha tạp Vì quá trình epit Wax được thực hiện ở nhiệt độ cao, các nguyên tử pha tạp có thể gây ra những thay đổi trong vật liệu.

Mật độ và tốc độ epiticular

Mật độ tăng trưởng epiticular là số lượng nguyên tử trên một đơn vị thể tích vật liệu trong lớp tăng trưởng epiticular. Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và loại chất nền bán dẫn ảnh hưởng đến sự phát triển epiticular. Nói chung, mật độ của lớp epitaxy thay đổi theo các yếu tố trên. Tốc độ phát triển của lớp epitaxy được gọi là tốc độ epitaxy.

Nếu epitaxy được trồng ở vị trí và hướng thích hợp thì tốc độ tăng trưởng sẽ cao và ngược lại. Tương tự như mật độ lớp epiticular, tốc độ epit Wax cũng phụ thuộc vào các yếu tố vật lý như nhiệt độ, áp suất và loại vật liệu nền.

Tốc độ epiticular tăng ở nhiệt độ cao và áp suất thấp. Tốc độ epitaxy cũng phụ thuộc vào hướng cấu trúc cơ chất, nồng độ chất phản ứng và kỹ thuật tăng trưởng được sử dụng.

Phương pháp xử lý epitaxy

Có một số phương pháp epitaxy:epitaxy pha lỏng (LPE), epitaxy pha hơi lai, epitaxy pha rắn,lắng đọng lớp nguyên tử, lắng đọng hơi hóa học, epitaxy chùm phân tử, v.v. Hãy so sánh hai quy trình epit Wax: CVD và MBE.

Lắng đọng hơi hóa học (CVD) Epitaxy chùm phân tử (MBE)

Quá trình hóa học Quá trình vật lý

Liên quan đến một phản ứng hóa học xảy ra khi tiền chất khí gặp chất nền được nung nóng trong buồng tăng trưởng hoặc lò phản ứng Vật liệu được lắng đọng được nung nóng trong điều kiện chân không

Kiểm soát chính xác quá trình phát triển màng Kiểm soát chính xác độ dày và thành phần của lớp phát triển

Dành cho các ứng dụng yêu cầu lớp epiticular chất lượng cao Dành cho các ứng dụng yêu cầu lớp epiticular cực mịn

Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất Phương pháp đắt tiền hơn

Quá trình hóa học Quá trình vật lý

Liên quan đến một phản ứng hóa học xảy ra khi tiền chất khí gặp chất nền được nung nóng trong buồng tăng trưởng hoặc lò phản ứng Vật liệu được lắng đọng được nung nóng trong điều kiện chân không

Kiểm soát chính xác quá trình phát triển màng mỏng Kiểm soát chính xác độ dày và thành phần của lớp phát triển

Được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu lớp epiticular chất lượng cao Được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu lớp epiticular cực mịn

Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất Phương pháp đắt tiền hơn

Quá trình epit Wax rất quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn; nó tối ưu hóa hiệu suất của

thiết bị bán dẫn và mạch tích hợp. Đây là một trong những quy trình chính trong sản xuất thiết bị bán dẫn ảnh hưởng đến chất lượng, đặc tính và hiệu suất điện của thiết bị.