Ano ang proseso ng semiconductor epitaxy?

Mainam na bumuo ng mga integrated circuit o semiconductor na aparato sa isang perpektong mala-kristal na base layer. Angepitaxy(epi) na proseso sa pagmamanupaktura ng semiconductor ay naglalayong magdeposito ng isang pinong single-crystalline na layer, karaniwang mga 0.5 hanggang 20 microns, sa isang single-crystalline na substrate. Ang proseso ng epitaxy ay isang mahalagang hakbang sa paggawa ng mga aparatong semiconductor, lalo na sa paggawa ng silicon wafer.

Epitaxy (epi) na proseso sa paggawa ng semiconductor

Pangkalahatang-ideya ng Epitaxy sa Semiconductor Manufacturing

Ano ito Ang proseso ng epitaxy (epi) sa pagmamanupaktura ng semiconductor ay nagbibigay-daan sa paglaki ng manipis na mala-kristal na layer sa isang partikular na oryentasyon sa ibabaw ng isang mala-kristal na substrate.

Layunin Sa paggawa ng semiconductor, ang layunin ng proseso ng epitaxy ay gawing mas mahusay ang transportasyon ng mga electron sa pamamagitan ng device. Sa pagtatayo ng mga aparatong semiconductor, ang mga layer ng epitaxy ay kasama upang pinuhin at gawing pare-pareho ang istraktura.

Iproseso AngepitaxyAng proseso ay nagbibigay-daan sa paglaki ng mas mataas na kadalisayan na mga epitaxial layer sa isang substrate ng parehong materyal. Sa ilang materyal na semiconductor, tulad ng heterojunction bipolar transistors (HBTs) o metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), ang proseso ng epitaxy ay ginagamit upang palaguin ang isang layer ng materyal na naiiba sa substrate. Ito ay ang proseso ng epitaxy na ginagawang posible na lumaki ang isang mababang density na doped layer sa isang layer ng mataas na doped na materyal.

Pangkalahatang-ideya ng proseso ng epitaxy sa paggawa ng semiconductor

Ano ito Ang proseso ng epitaxy (epi) sa pagmamanupaktura ng semiconductor ay nagbibigay-daan sa paglaki ng manipis na mala-kristal na layer sa isang partikular na oryentasyon sa ibabaw ng isang mala-kristal na substrate.

Layunin sa pagmamanupaktura ng semiconductor, ang layunin ng proseso ng epitaxy ay gawing mas mahusay ang pagdadala ng mga electron sa pamamagitan ng device. Sa pagtatayo ng mga aparatong semiconductor, ang mga layer ng epitaxy ay kasama upang pinuhin at gawing pare-pareho ang istraktura.

Ang proseso ng epitaxy ay nagbibigay-daan sa paglaki ng mas mataas na kadalisayan na mga epitaxial layer sa isang substrate ng parehong materyal. Sa ilang mga semiconductor na materyales, tulad ng heterojunction bipolar transistors (HBTs) o metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), ang proseso ng epitaxy ay ginagamit upang palaguin ang isang layer ng materyal na naiiba sa substrate. Ito ay ang proseso ng epitaxy na ginagawang posible na lumaki ang isang low-density na doped layer sa isang layer ng mataas na doped na materyal.

Mga Uri ng Epitaxial Processes sa Semiconductor Manufacturing

Sa proseso ng epitaxial, ang direksyon ng paglago ay tinutukoy ng pinagbabatayan na kristal ng substrate. Depende sa pag-uulit ng deposition, maaaring mayroong isa o higit pang mga epitaxial layer. Maaaring gamitin ang mga proseso ng epitaxial upang bumuo ng mga manipis na layer ng materyal na pareho o naiiba sa komposisyon at istraktura ng kemikal mula sa pinagbabatayan na substrate.

Dalawang uri ng proseso ng Epi

Mga katangianHomoepitaxy Heteroepitaxy

Mga layer ng paglago Ang layer ng paglago ng epitaxial ay ang parehong materyal bilang ang layer ng substrate Ang layer ng paglago ng epitaxial ay ibang materyal mula sa layer ng substrate

Kristal na istraktura at sala-sala Ang kristal na istraktura at sala-sala na pare-pareho ng substrate at epitaxial layer ay pareho Ang kristal na istraktura at sala-sala na pare-pareho ng substrate at epitaxial layer ay magkaiba

Mga Halimbawa Epitaxial growth ng high-purity silicon sa silicon substrate Epitaxial growth ng gallium arsenide sa silicon substrate

Mga Aplikasyon Mga istruktura ng aparatong semiconductor na nangangailangan ng mga layer ng iba't ibang antas ng doping o mga purong pelikula sa mga hindi gaanong purong substrate Mga istruktura ng aparatong semiconductor na nangangailangan ng mga layer ng iba't ibang mga materyales o pagbuo ng mga mala-kristal na pelikula ng mga materyales na hindi maaaring makuha bilang mga solong kristal

Dalawang Uri ng Mga Proseso ng Epi

Mga Katangian Homoepitaxy Heteroepitaxy

Growth Layer Ang epitaxial growth layer ay ang parehong materyal tulad ng substrate layer Ang epitaxial growth layer ay ibang materyal kaysa sa substrate layer

Crystal Structure at Lattice Ang kristal na istraktura at sala-sala na pare-pareho ng substrate at epitaxial layer ay pareho Ang kristal na istraktura at sala-sala na pare-pareho ng substrate at epitaxial layer ay magkaiba

Mga Halimbawa Epitaxial growth ng high purity silicon sa silicon substrate Epitaxial growth ng gallium arsenide sa silicon substrate

Mga Aplikasyon Mga istruktura ng aparatong semiconductor na nangangailangan ng mga layer ng iba't ibang antas ng doping o mga purong pelikula sa mga hindi gaanong purong substrate Mga istruktura ng aparatong semiconductor na nangangailangan ng mga layer ng iba't ibang mga materyales o bumuo ng mga mala-kristal na pelikula ng mga materyales na hindi maaaring makuha bilang mga solong kristal

Mga Salik na Nakakaapekto sa Mga Proseso ng Epitaxial sa Paggawa ng Semiconductor

Paglalarawan ng mga Salik

Naaapektuhan ng Temperatura ang epitaxy rate at epitaxial layer density. Ang temperatura na kinakailangan para sa proseso ng epitaxy ay mas mataas kaysa sa temperatura ng silid at ang halaga ay depende sa uri ng epitaxy.

Nakakaapekto ang Presyon sa epitaxy rate at epitaxial layer density.

Mga Depekto Ang mga depekto sa epitaxy ay humahantong sa mga depektong wafer. Ang mga pisikal na kondisyon na kinakailangan para sa proseso ng epitaxy ay dapat mapanatili para sa walang depektong paglaki ng epitaxial layer.

Ninanais na Posisyon Ang proseso ng epitaxy ay dapat lumaki sa tamang posisyon ng kristal. Ang mga lugar kung saan ang paglago ay hindi ninanais sa panahon ng proseso ay dapat na maayos na pinahiran upang maiwasan ang paglaki.

Self-doping Dahil ang proseso ng epitaxy ay ginagawa sa mataas na temperatura, ang dopant atoms ay maaaring magdulot ng mga pagbabago sa materyal.

Paglalarawan ng Salik

Naaapektuhan ng Temperatura ang epitaxy rate at ang density ng epitaxial layer. Ang temperatura na kinakailangan para sa proseso ng epitaxial ay mas mataas kaysa sa temperatura ng silid, at ang halaga ay depende sa uri ng epitaxy.

Nakakaapekto ang presyur sa epitaxy rate at epitaxial layer density.

Mga Depekto Ang mga depekto sa epitaxy ay humahantong sa mga depektong wafer. Ang mga pisikal na kondisyon na kinakailangan para sa proseso ng epitaxy ay dapat mapanatili para sa paglaki ng layer ng epitaxial na walang depekto.

Ninanais na lokasyon Ang proseso ng epitaxy ay dapat lumaki sa tamang lokasyon ng kristal. Ang mga lugar kung saan ang paglago ay hindi ninanais sa panahon ng prosesong ito ay dapat na maayos na pinahiran upang maiwasan ang paglaki.

Self-doping Dahil ang proseso ng epitaxy ay ginagawa sa mataas na temperatura, ang mga dopant atoms ay maaaring makapagdulot ng mga pagbabago sa materyal.

Epitaxial density at rate

Ang density ng epitaxial growth ay ang bilang ng mga atom sa bawat yunit ng dami ng materyal sa epitaxial growth layer. Ang mga kadahilanan tulad ng temperatura, presyon, at ang uri ng semiconductor substrate ay nakakaapekto sa paglaki ng epitaxial. Sa pangkalahatan, ang density ng epitaxial layer ay nag-iiba sa mga kadahilanan sa itaas. Ang bilis ng paglaki ng epitaxial layer ay tinatawag na epitaxy rate.

Kung ang epitaxy ay lumaki sa tamang lokasyon at oryentasyon, ang rate ng paglago ay magiging mataas at vice versa. Katulad ng density ng epitaxial layer, ang rate ng epitaxy ay nakasalalay din sa mga pisikal na kadahilanan tulad ng temperatura, presyon, at uri ng materyal ng substrate.

Ang epitaxial rate ay tumataas sa mataas na temperatura at mababang presyon. Ang rate ng epitaxy ay nakasalalay din sa oryentasyon ng istraktura ng substrate, ang konsentrasyon ng mga reactant, at ang pamamaraan ng paglago na ginamit.

Mga Paraan ng Proseso ng Epitaxy

Mayroong ilang mga paraan ng epitaxy:liquid phase epitaxy（LPE）), hybrid vapor phase epitaxy, solid phase epitaxy,atomic layer deposition, chemical vapor deposition, molecular beam epitaxy, atbp. Paghambingin natin ang dalawang proseso ng epitaxy: CVD at MBE.

Chemical vapor deposition (CVD) Molecular beam epitaxy (MBE)

Proseso ng kemikal Pisikal na proseso

Nagsasangkot ng isang kemikal na reaksyon na nangyayari kapag ang isang gas precursor ay nakakatugon sa isang pinainit na substrate sa isang growth chamber o reactor Ang materyal na idedeposito ay pinainit sa ilalim ng mga kondisyon ng vacuum

Tumpak na kontrol sa proseso ng paglago ng pelikula Tumpak na kontrol sa kapal at komposisyon ng lumaki na layer

Para sa mga application na nangangailangan ng mataas na kalidad na epitaxial layer Para sa mga application na nangangailangan ng napakahusay na epitaxial layer

Pinakakaraniwang ginagamit na paraan Mas mahal na paraan

Proseso ng kemikal Pisikal na proseso

Nagsasangkot ng isang kemikal na reaksyon na nangyayari kapag ang isang gas precursor ay nakakatugon sa isang pinainit na substrate sa isang growth chamber o reactor Ang materyal na idedeposito ay pinainit sa ilalim ng mga kondisyon ng vacuum

Tumpak na kontrol sa proseso ng paglago ng manipis na pelikula Tumpak na kontrol sa kapal at komposisyon ng lumaki na layer

Ginagamit sa mga application na nangangailangan ng mataas na kalidad na mga epitaxial layer Ginagamit sa mga application na nangangailangan ng napakahusay na mga epitaxial layer

Pinakakaraniwang ginagamit na paraan Mas mahal na paraan

Ang proseso ng epitaxy ay kritikal sa paggawa ng semiconductor; ino-optimize nito ang pagganap ng

mga semiconductor device at integrated circuit. Ito ay isa sa mga pangunahing proseso sa paggawa ng semiconductor device na nakakaapekto sa kalidad ng device, mga katangian, at pagganap ng kuryente.