Il-proċess EPI (epitaxy) huwa teknoloġija ewlenija tat-tkabbir tal-materjal fil-manifattura tas-semikondutturi . Huwa epitaxies saff ta 'silikon ta' kristall ta 'kwalità għolja jew materjal tal-liga tas-silikon fuq is-substrat tas-silikon ta' kristall wieħed biex jipprovdi pjattaforma materjali aħjar għall-manifattura tal-apparat sussegwenti {{4} huwa wkoll użat fil-mezzi ta 'l-enerġija, Bicmos, ċipep rf, eċċ .
1. Definizzjoni tal-proċess EPI
Epitaxy (tkabbir epitassjali) tirreferi għat-tkabbir tal-istess materjali jew differenti tul id-direzzjoni tal-kannizzata fuq sottostrat tal-kristall (ġeneralment silikon ta 'kristall wieħed) bi struttura ta' kannizzata eżistenti biex tifforma saff ta 'materjal ta' kristall wieħed ġdid bl-istess orjentazzjoni tal-kristall bħas-substrat .
2. l-iskop ewlieni tal-proċess EPI
| Skop | Nuri |
| Kwalità mtejba tal-kristall | Jipprovdu saffi ta 'tkabbir tad-densità ta' kwalità għolja, b'dispożizzjoni baxxa |
| Tikkontrolla l-konċentrazzjoni u t-tip tad-doping | Reġjun li huwa inqas (doped baxx) jew aktar doped mis-sottostrat, li jifforma reġjun ta 'drift . |
| Introduzzjoni ta 'inġinerija tar-razza | L-introduzzjoni ta 'SiGe jew Stressors fis-saff EPI biex ittejjeb il-mobilità tat-trasportatur (bħal silikon msaħħa) |
| Jipprovdi saff ta 'iżolament tal-apparat | Jappoġġja l-formazzjoni ta 'saffi ta' iżolament vertikali f'SOI, bicmos u strutturi oħra |
| Jappoġġja strutturi ta 'apparat ta' vultaġġ għoli |
Pereżempju, LDMOS u IGBT jeħtieġu saff EPI oħxon u baxx bħala drift biex iżid il-vultaġġ tat-tqassim .
|
3. Klassifikazzjoni tal-Proċess EPI
1. klassifikazzjoni skont it-tip ta 'materjal
| Tip | Iddeskrivi |
| Si epi | L-iktar komuni, saff epitassjali tas-silikon tal-kristall wieħed |
| Sige Epi | Saffi epitassjali tas-silikon doped tal-Ġermanja għall-inġinerija tar-razza jew apparat RF |
| SI: C Epi | Saff epitassjali tas-silikon imdorri bil-karbonju biex jillimita d-diffużjoni tal-boron (PMOs) |
| III-V EPI | Gaas, inp, eċċ ., użat prinċipalment f'apparat optoelettroniku, apparat ta 'veloċità għolja (ġeneralment mhux fil-linja prinċipali CMOS) |
2. Klassifikazzjoni bit-Tip ta 'Doping
| Tip | Iddeskrivi |
| EPI tat-tip N. | Fosfru / arseniku doped, adattat għal saff ta 'drift ta' apparati ta 'l-enerġija bħal N-LDMOS |
| EPI tat-tip P. | Boron doped, adattat għall-istruttura tal-apparat CMOS tat-tip P |
| Epi intrinsiku | Doping baxx ħafna, viċin is-silikon intrinsiku, għal applikazzjonijiet ta 'vultaġġ għoli |
3. Klassifikazzjoni b'forma strutturali
| Tip | Nuri |
| EPI b'saff wieħed | Struttura ta 'ħxuna waħda / doping |
| EPI b'ħafna saffi | Doping gradat, bħal saffi P / N li jalternaw għal strutturi ta 'superjunction sj mosfet |
| Epi selettiv | Tikber biss f'żoni lokali tal-wejfer (bħal sors / fossa), użata għall-finfet jew strutturi msaħħa |
4. Ħarsa ġenerali tal-fluss tal-proċess EPI
Preparazzjoni tas-sottostrat:
- Tindif tal-wejfer tas-silikon illustrat (tindif RCA);
- Neħħi s-saff oriġinali tal-ossidu (trattament tal-gass HF jew HCL);
- Tnaqqis tal-wiċċ biex jitnaddaf Si (100) wiċċ vojt
Tkabbir tal-kristall (reazzjoni epitassjali):
- USE CVD (Depożizzjoni tal-Fwar Kimiku);
-Komma gassijiet ta 'reazzjoni komuni:
-Sih₄ (silane), sicl₄, hcl
-Doping Gass: Ph₃ (Fosfru), B₂H₆ (Boron), Ash₃ (Arsenic)
Parametri tal-Kontroll tal-Proċess:
-Temperatura: 900 grad ~ 1200 grad (ħajt sħun jew reattur tal-ħajt kiesaħ)
-Pressure: pressjoni baxxa jew pressjoni atmosferika;
-Rata ta 'tkabbir:<1μm/min (strict requirements on thickness/uniformity)
Wara l-ipproċessar:
Uniformità tal-ħxuna tat-test, distribuzzjoni tad-doping;
Kejl tal-għoli tal-pass;
-Surface Defect Analysis (e . g . billi tuża ottika / sem / afm / eċċ biex tiskopri diżlokazzjoni tal-kristall)
5. Xenarji ta 'Applikazzjoni EPI Komuni
1. Apparat tal-Qawwa (LDMOS, IGBT, Diode)
Doping baxx, saff EPI oħxon jifforma reġjun ta 'drift;
Iżżid il-vultaġġ tat-tqassim u tnaqqas it-telf tal-konduzzjoni .
2. apparati ta 'prestazzjoni għolja FinFET / CMOS
EPI SIGE selettiv fis-sors / fossa;
L-introduzzjoni tar-razza, it-titjib tal-mobilità u t-tnaqqis tar-reżistenza .
3. apparat RF (RF CMOS, HBT)
Is-saff EPI ikkontrollat preċiżament jifforma strutturi eteroġenji (bħal Sige HBT);
Jipprovdi rispons ta 'frekwenza aħjar u karatteristiċi ta' ħoss baxx .
6. Sfidi tal-proċess EPI
| Sfida | Nuri |
| Kontroll tad-difetti tal-kannizzata | Is-saff EPI għandu jżomm densità baxxa ta 'diżlokazzjoni (e . g . tdd <1e4) |
| Kontroll tal-preċiżjoni tad-doping | Biex tinkiseb <5% varjazzjoni, speċjalment fi strutturi b'ħafna saffi |
| Interfaċċa tal-indafa | L-impuritajiet tal-interface / l-ossidazzjoni jistgħu jikkawżaw nuqqas ta 'qbil tal-kristall u degradazzjoni elettrika |
| Għoli tal-pass / kontroll tat-turġien | Rekwiżiti għoljin għal fotolitografija u flat sussegwenti |
| Spiża | It-tagħmir EPI jiswa, bil-mod u jiswa ħafna |
7. relazzjoni bejn EPI u teknoloġiji oħra
| Teknoloġija | Relazzjoni |
| Soi | L-EPI tista 'titkabbar fuq saffi tas-silikon għall-fabbrikazzjoni tal-apparat |
| Finfet | Sors / fossa spiss juża epi selettiv biex jintroduċi razza |
| Super Junction | Saffi multipli ta 'saffi EPI tat-tip P / N li jalternaw jiffurmaw struttura ta' MOS ta 'vultaġġ għoli |
| CMOs ta 'vultaġġ għoli | Is-saff EPI jikkostitwixxi reġjun ta 'drift ta' vultaġġ għoli u jottimizza b'mod konġunt RON u BV bis-saff midfun |
Sommarju
| Proġett | Kontenut |
| Skop | Jipprovdu strutturi ta 'kristall singoli ta' kwalità għolja, ikkontrollati minn doping |
| Mod | Depożizzjoni tal-fwar kimiku (CVD) Epitaxy tal-kristall wieħed fuq wejfers |
| Applikazzjoni | Apparat ta 'Vultaġġ Għoli, RF, FinFET, SOI, Apparat tal-Qawwa, eċċ . |
| Sfida | Difetti tal-kristall, preċiżjoni tad-doping, flatness tal-wiċċ, spiża |