Het laten groeien van een extra laag siliciumatomen op een siliciumwafelsubstraat heeft verschillende voordelen:
Bij CMOS-siliciumprocessen is epitaxiale groei (EPI) op het wafersubstraat een kritische processtap.
1. Verbetering van de kristalkwaliteit
Initiële substraatdefecten en onzuiverheden: Tijdens het productieproces kan het wafelsubstraat bepaalde defecten en onzuiverheden vertonen. De groei van de epitaxiale laag kan een monokristallijne siliciumlaag van hoge kwaliteit produceren met lage concentraties defecten en onzuiverheden op het substraat, wat cruciaal is voor de daaropvolgende fabricage van apparaten.
Uniforme kristalstructuur: Epitaxiale groei zorgt voor een meer uniforme kristalstructuur, waardoor de impact van korrelgrenzen en defecten in het substraatmateriaal wordt verminderd, waardoor de algehele kristalkwaliteit van de wafer wordt verbeterd.
2. Verbeter de elektrische prestaties.
Optimaliseren van de kenmerken van het apparaat: Door een epitaxiale laag op het substraat te laten groeien, kunnen de doteringsconcentratie en het type silicium nauwkeurig worden gecontroleerd, waardoor de elektrische prestaties van het apparaat worden geoptimaliseerd. De dotering van de epitaxiale laag kan bijvoorbeeld fijn worden aangepast om de drempelspanning van MOSFET's en andere elektrische parameters te regelen.
Vermindering van de lekstroom: een hoogwaardige epitaxiale laag heeft een lagere defectdichtheid, waardoor de lekstroom in apparaten wordt verminderd, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat worden verbeterd.
3. Verbeter de elektrische prestaties.
Het verkleinen van de featuregrootte: In kleinere procesknooppunten (zoals 7nm, 5nm) blijft de featuregrootte van apparaten krimpen, waardoor meer verfijnde en hoogwaardige materialen nodig zijn. Epitaxiale groeitechnologie kan aan deze eisen voldoen en ondersteunt de productie van hoogwaardige geïntegreerde schakelingen met hoge dichtheid.
Verbetering van de doorslagspanning: Epitaxiale lagen kunnen worden ontworpen met hogere doorslagspanningen, wat van cruciaal belang is voor de productie van apparaten met hoog vermogen en hoge spanning. In elektrische apparaten kunnen epitaxiale lagen bijvoorbeeld de doorslagspanning van het apparaat verbeteren, waardoor het veilige werkingsbereik wordt vergroot.
4. Procescompatibiliteit en meerlaagse structuren
Meerlaagse structuren: Epitaxiale groeitechnologie maakt de groei van meerlaagse structuren op substraten mogelijk, waarbij verschillende lagen verschillende dopingconcentraties en typen hebben. Dit is zeer gunstig voor het vervaardigen van complexe CMOS-apparaten en het mogelijk maken van driedimensionale integratie.
Compatibiliteit: Het epitaxiale groeiproces is zeer compatibel met bestaande CMOS-productieprocessen, waardoor het eenvoudig te integreren is in de huidige productieworkflows zonder dat er aanzienlijke wijzigingen aan de proceslijnen nodig zijn.
Samenvatting: De toepassing van epitaxiale groei in CMOS-siliciumprocessen is primair gericht op het verbeteren van de kwaliteit van waferkristallen, het optimaliseren van de elektrische prestaties van apparaten, het ondersteunen van geavanceerde procesknooppunten en het voldoen aan de eisen van de productie van geïntegreerde schakelingen met hoge prestaties en hoge dichtheid. Epitaxiale groeitechnologie maakt nauwkeurige controle van materiaaldotering en structuur mogelijk, waardoor de algehele prestaties en betrouwbaarheid van apparaten worden verbeterd.
Posttijd: 16 oktober 2024