Att odla ett ytterligare lager av kiselatomer på ett kiselskivssubstrat har flera fördelar:
I CMOS-kiselprocesser är epitaxiell tillväxt (EPI) på wafersubstratet ett kritiskt processteg.
1. Förbättra kristallkvaliteten
Initiala substratdefekter och föroreningar: Under tillverkningsprocessen kan wafersubstratet ha vissa defekter och föroreningar. Tillväxten av det epitaxiella lagret kan producera ett högkvalitativt monokristallint kisellager med låga koncentrationer av defekter och föroreningar på substratet, vilket är avgörande för efterföljande tillverkning av enheten.
Uniform kristallstruktur: Epitaxiell tillväxt säkerställer en mer enhetlig kristallstruktur, vilket minskar effekten av korngränser och defekter i substratmaterialet, vilket förbättrar waferns övergripande kristallkvalitet.
2. Förbättra elektrisk prestanda.
Optimering av enhetsegenskaper: Genom att odla ett epitaxiellt lager på substratet kan dopningskoncentrationen och typen av kisel kontrolleras exakt, vilket optimerar enhetens elektriska prestanda. Till exempel kan dopningen av det epitaxiella lagret finjusteras för att styra tröskelspänningen för MOSFET:er och andra elektriska parametrar.
Minska läckström: Ett högkvalitativt epitaxiellt lager har en lägre defektdensitet, vilket bidrar till att minska läckström i enheter och därigenom förbättra enhetens prestanda och tillförlitlighet.
3. Förbättra elektrisk prestanda.
Minska funktionsstorleken: I mindre processnoder (som 7nm, 5nm) fortsätter funktionsstorleken hos enheter att krympa, vilket kräver mer förfinade och högkvalitativa material. Epitaxiell tillväxtteknik kan möta dessa krav och stödja tillverkningen av högpresterande och högdensitetsintegrerade kretsar.
Förbättrad genombrottsspänning: Epitaxiella lager kan utformas med högre genombrottsspänningar, vilket är avgörande för tillverkning av högeffekts- och högspänningskomponenter. Till exempel, i kraftkomponenter kan epitaxiella lager förbättra enhetens genombrottsspänning, vilket ökar det säkra driftområdet.
4. Processkompatibilitet och flerskiktsstrukturer
Flerskiktsstrukturer: Epitaxiell tillväxtteknik möjliggör tillväxt av flerskiktsstrukturer på substrat, med olika lager med varierande dopningskoncentrationer och typer. Detta är mycket fördelaktigt för tillverkning av komplexa CMOS-enheter och möjliggörande av tredimensionell integration.
Kompatibilitet: Den epitaxiella tillväxtprocessen är mycket kompatibel med befintliga CMOS-tillverkningsprocesser, vilket gör den enkel att integrera i nuvarande tillverkningsarbetsflöden utan behov av betydande modifieringar av processlinjerna.
Sammanfattning: Tillämpningen av epitaxiell tillväxt i CMOS-kiselprocesser syftar främst till att förbättra waferkristallkvaliteten, optimera enheternas elektriska prestanda, stödja avancerade processnoder och möta kraven från högpresterande och högdensitetstillverkning av integrerade kretsar. Epitaxiell tillväxtteknik möjliggör exakt kontroll av materialets dopning och struktur, vilket förbättrar enheternas övergripande prestanda och tillförlitlighet.
Publiceringstid: 16 oktober 2024