Poukisa pwosesis kwasans epitaksyal la (EPI) devlope?

1. Istorik: Poukisa se pa silisyòm gato ase?

Premye etap nan manifakti semi -conducteurs ap jwenn yon sèl poli {{0}
Sepandan, byenke gato sa yo se kristal sèl, sifas yo pa ka satisfè kondisyon yo aparèy sevè pou pite, dansite domaj, presizyon dopan, ak estrikti.
Patikilyèman nan nœuds pwosesis avanse ak segondè - aparèy pèfòmans, kreye rejyon aktif dirèkteman sou wafer orijinal la prezante limit:
- kontni oksijèn segondè nan esansyèl wafer (Cz Silisyòm souvan gen oksijèn presipite), ki afekte aparèy minorite konpayi asirans pou tout lavi ak flit.
- Wafer pwofil la dopan pa ka jisteman ajiste (sitou lè ultra - rakor fon oswa estrikti gradyan yo gen obligasyon).
- Micro - Domaj tankou debwatman ak mak ka egziste sou sifas la, ki afekte dirèkteman sede.
- Gen kèk aparèy ki bezwen materyèl etewojèn (tankou sige, gaaS - sou - si, ak sic - sou - si) {{5}

Sa a mande yon teknoloji "resurfacing" kontwole - kwasans epitaksyal (EPI) pwosesis la.

2. Definisyon debaz nan pwosesis la EPI

Epitaxy refere a kwasans lan nan yon sèl - kristal fim mens sou yon sèl - kristal substrate ak oryantasyon an kristal menm jan ak substra la.
Sa a ka swa homoepitaxial (Si sou Si) oswa heteroepitaxial (sige sou si, gan sou sic, elatriye).
Karakteristik kle:
Kouch nan epitaksyal "eritye" estrikti lasi substrate a (oryantasyon kristal ak aliyman) e li gen yon dansite domaj ki ba.
Epesè se kontwole (ki soti nan yon nanomètr kèk nan dè dizèn de mikron).
Kalite dopan, konsantrasyon, ak gradyan ka jisteman ajiste dapre konsepsyon an.

3. Poukisa sèvi ak pwosesis la EPI?

Sa a ka eksplike nan twa pèspektiv: pèfòmans, pwosesis, ak entwodiksyon nan nouvo materyèl:

3.1 Amelyorasyon Pèfòmans
Diminye dansite domaj
EPI ka grandi yon "domaj - kouch gratis" ki izole domaj substrate nan rejyon aktif la, kidonk ogmante tout konpayi asirans pou tout lavi (patikilyèman enpòtan pou aparèy pouvwa). Optimize estrikti dopan
Ultra - Junctions fon oswa ki kalifye dopan Des kapab reyalize, amelyore vòltaj pann ak karakteristik kondiksyon.
Amelyore pèfòmans elektrik
Segondè - Kouch epitaksyal rezistans (EPI) kouch ka diminye kapasite parazit (apwopriye pou segondè - aparèy frekans), pandan y ap kouch epitaksyal epè ka amelyore vòltaj la reziste nan aparèy pouvwa.

3.2 Pwosesis Contrôleur
Izolasyon aparèy
Sèvi ak yon segondè - rezistans EPI kouch ka amelyore izolasyon ant aparèy ak diminye parazit crosstalk.
Diminye seri - moute
Nan CMOS, kouch nan epitaksyal ka siprime deklanche nan estrikti tiristor parazit.
Epesè fleksib
Pwodwi diferan ka gen Customized epesè EPI sou substra a menm (espesyalman komen nan pouvwa, analòg, ak aplikasyon pou RF).

3.3 Entwodiksyon nan nouvo materyèl
Jeni souch
Sige epitaksi, epitaksi sic, ak epitaxy Gan yo tout reyalize nan EPI.
Entegrasyon etewojèn
Nan Silisyòm fotonik, MEMS, ak aparèy pouvwa, EPI ka itilize yo grandi III - V materyèl sou Silisyòm. Estrikti superlattice tankou HBTs ak pwopòsyonèl lazer byen mande pou altène depozisyon nan kouch nan materyèl ki gen twou vid ki genyen bann diferan, nesesite EPI.

4. Kalite pwosesis komen EPI

5. Defi teknik nan pwosesis la EPI

Domaj koòdone: lasi a matche ant kouch nan epitaksyal ak substra a mande pou presizyon ekstrèmman wo, otreman perturbasyon yo pral pwodwi.
Jesyon estrès: estrès twòp pandan kwasans heteroepitaxial ka lakòz deformation oswa fann.
Egzak kontwòl dopan: ranje a konsantrasyon ka rive jwenn 10¹³-10²⁰ cm⁻³, ak yon kondisyon presizyon nan ± 1%.
Inifòmite epesè: gwo - dyamèt (300mm) gato mande pou inifòmite epesè nan<1%.

6. Rezime

Pwosesis la EPI parèt paske li ka "reorganized" wafer a yo kreye yon segondè - bon jan kalite, designable, ki ba - domaj, ak kontwole kouch sifas dopan. Sa a pa sèlman pwolonje validite a nan Silisyòm CMOS, men tou, bay yon chemen pou aplikasyon an nan nouvo materyèl ak estrikti aparèy roman.
San yo pa epi, li ta difisil pou reyalize segondè - pèfòmans PMOS, pouvwa MOSFET, SIGE HBT, ak SiC/GAN pouvwa aparèy.