O crecemento dunha capa adicional de átomos de silicio nun substrato de oblea de silicio ten varias vantaxes:
Nos procesos de silicio CMOS, o crecemento epitaxial (EPI) no substrato da oblea é un paso crítico do proceso.
1. Mellora da calidade do cristal
Defectos e impurezas iniciais do substrato: Durante o proceso de fabricación, o substrato da oblea pode presentar certos defectos e impurezas. O crecemento da capa epitaxial pode producir unha capa de silicio monocristalino de alta calidade con baixas concentracións de defectos e impurezas no substrato, o que é crucial para a posterior fabricación do dispositivo.
Estrutura cristalina uniforme: o crecemento epitaxial garante unha estrutura cristalina máis uniforme, o que reduce o impacto dos límites de grans e os defectos no material do substrato, mellorando así a calidade xeral do cristal da oblea.
2. Mellorar o rendemento eléctrico.
Optimización das características do dispositivo: Ao cultivar unha capa epitaxial sobre o substrato, a concentración de dopaxe e o tipo de silicio pódense controlar con precisión, optimizando o rendemento eléctrico do dispositivo. Por exemplo, o dopaxe da capa epitaxial pódese axustar con precisión para controlar a tensión limiar dos MOSFET e outros parámetros eléctricos.
Redución da corrente de fuga: unha capa epitaxial de alta calidade ten unha menor densidade de defectos, o que axuda a reducir a corrente de fuga nos dispositivos, mellorando así o rendemento e a fiabilidade do dispositivo.
3. Mellorar o rendemento eléctrico.
Redución do tamaño das características: En nodos de proceso máis pequenos (como 7 nm, 5 nm), o tamaño das características dos dispositivos continúa a reducirse, o que require materiais máis refinados e de alta calidade. A tecnoloxía de crecemento epitaxial pode satisfacer estas demandas, o que permite a fabricación de circuítos integrados de alto rendemento e alta densidade.
Mellora da tensión de ruptura: as capas epitaxiais pódense deseñar con tensións de ruptura máis altas, o que é fundamental para a fabricación de dispositivos de alta potencia e alta tensión. Por exemplo, nos dispositivos de potencia, as capas epitaxiais poden mellorar a tensión de ruptura do dispositivo, aumentando o rango de funcionamento seguro.
4. Compatibilidade de procesos e estruturas multicapa
Estruturas multicapa: A tecnoloxía de crecemento epitaxial permite o crecemento de estruturas multicapa en substratos, con diferentes capas con concentracións e tipos de dopaxe variables. Isto é moi beneficioso para a fabricación de dispositivos CMOS complexos e para permitir a integración tridimensional.
Compatibilidade: O proceso de crecemento epitaxial é altamente compatible cos procesos de fabricación CMOS existentes, o que facilita a súa integración nos fluxos de traballo de fabricación actuais sen necesidade de modificacións significativas nas liñas de proceso.
Resumo: A aplicación do crecemento epitaxial nos procesos de silicio CMOS ten como obxectivo principal mellorar a calidade do cristal das obleas, optimizar o rendemento eléctrico dos dispositivos, dar soporte a nodos de proceso avanzados e satisfacer as demandas da fabricación de circuítos integrados de alto rendemento e alta densidade. A tecnoloxía de crecemento epitaxial permite un control preciso do dopado e da estrutura do material, mellorando o rendemento e a fiabilidade xerais dos dispositivos.
Data de publicación: 16 de outubro de 2024