Отглеждането на допълнителен слой от силициеви атоми върху субстрат от силиконова пластина има няколко предимства:
В процесите на CMOS силиций епитаксиалното израстване (EPI) върху субстрата на пластината е критична стъпка в процеса.
1、Подобряване на качеството на кристала
Първоначални дефекти и примеси на субстрата: По време на производствения процес субстратът за пластини може да има определени дефекти и примеси. Растежът на епитаксиалния слой може да произведе висококачествен монокристален силициев слой с ниски концентрации на дефекти и примеси върху субстрата, което е от решаващо значение за последващото производство на устройства.
Еднородна кристална структура: Епитаксиалният растеж осигурява по-равномерна кристална структура, намалявайки въздействието на границите на зърната и дефектите в субстратния материал, като по този начин подобрява цялостното кристално качество на пластината.
2、подобряване на електрическите характеристики.
Оптимизиране на характеристиките на устройството: Чрез отглеждане на епитаксиален слой върху субстрата, концентрацията на допинг и типът силиций могат да бъдат прецизно контролирани, оптимизирайки електрическата работа на устройството. Например, легирането на епитаксиалния слой може да бъде фино регулирано, за да се контролира праговото напрежение на MOSFET и други електрически параметри.
Намаляване на тока на утечка: Висококачественият епитаксиален слой има по-ниска плътност на дефектите, което помага за намаляване на тока на утечка в устройствата, като по този начин подобрява производителността и надеждността на устройството.
3、подобряване на електрическите характеристики.
Намаляване на размера на характеристиките: В по-малките процесни възли (като 7nm, 5nm), размерите на характеристиките на устройствата продължават да намаляват, изисквайки по-прецизни и висококачествени материали. Технологията за епитаксиален растеж може да отговори на тези изисквания, поддържайки производството на интегрални схеми с висока производителност и висока плътност.
Подобряване на пробивното напрежение: Епитаксиалните слоеве могат да бъдат проектирани с по-високи пробивни напрежения, което е критично за производството на устройства с висока мощност и високо напрежение. Например, в захранващите устройства, епитаксиалните слоеве могат да подобрят пробивното напрежение на устройството, увеличавайки безопасния работен диапазон.
4、Съвместимост на процесите и многослойни структури
Многослойни структури: Технологията за епитаксиален растеж позволява растеж на многослойни структури върху субстрати, като различните слоеве имат различни допинг концентрации и видове. Това е много полезно за производството на сложни CMOS устройства и позволява триизмерна интеграция.
Съвместимост: Процесът на епитаксиален растеж е силно съвместим със съществуващите CMOS производствени процеси, което го прави лесен за интегриране в настоящите производствени работни процеси, без да са необходими значителни модификации на производствените линии.
Резюме: Прилагането на епитаксиален растеж в CMOS силициевите процеси има за цел основно да подобри качеството на кристалните пластини, да оптимизира електрическата производителност на устройството, да поддържа усъвършенствани процесни възли и да отговори на изискванията на производството на интегрални схеми с висока производителност и висока плътност. Технологията за епитаксиален растеж позволява прецизен контрол на допинга и структурата на материала, подобрявайки цялостната производителност и надеждността на устройствата.
Време на публикуване: 16 октомври 2024 г