Creșterea unui strat suplimentar de atomi de siliciu pe un substrat de plachetă de siliciu are mai multe avantaje:
În procesele de siliciu CMOS, creșterea epitaxială (EPI) pe substratul plachetei este o etapă critică a procesului.
1. Îmbunătățirea calității cristalului
Defecte și impurități inițiale ale substratului: În timpul procesului de fabricație, substratul plachetei poate prezenta anumite defecte și impurități. Creșterea stratului epitaxial poate produce un strat de siliciu monocristalin de înaltă calitate, cu concentrații scăzute de defecte și impurități pe substrat, ceea ce este crucial pentru fabricarea ulterioară a dispozitivului.
Structură cristalină uniformă: Creșterea epitaxială asigură o structură cristalină mai uniformă, reducând impactul limitelor granulare și al defectelor din materialul substratului, îmbunătățind astfel calitatea generală a cristalului plachetei.
2. Îmbunătățește performanța electrică.
Optimizarea caracteristicilor dispozitivului: Prin creșterea unui strat epitaxial pe substrat, concentrația de dopare și tipul de siliciu pot fi controlate cu precizie, optimizând performanța electrică a dispozitivului. De exemplu, doparea stratului epitaxial poate fi ajustată fin pentru a controla tensiunea de prag a MOSFET-urilor și alți parametri electrici.
Reducerea curentului de scurgere: Un strat epitaxial de înaltă calitate are o densitate mai mică a defectelor, ceea ce ajută la reducerea curentului de scurgere în dispozitive, îmbunătățind astfel performanța și fiabilitatea dispozitivului.
3. Îmbunătățește performanța electrică.
Reducerea dimensiunii caracteristicilor: În nodurile de proces mai mici (cum ar fi 7nm, 5nm), dimensiunea caracteristicilor dispozitivelor continuă să se micșoreze, necesitând materiale mai rafinate și de înaltă calitate. Tehnologia de creștere epitaxială poate satisface aceste cerințe, sprijinind fabricarea de circuite integrate de înaltă performanță și densitate mare.
Îmbunătățirea tensiunii de străpungere: Straturile epitaxiale pot fi proiectate cu tensiuni de străpungere mai mari, ceea ce este esențial pentru fabricarea dispozitivelor de mare putere și înaltă tensiune. De exemplu, în dispozitivele de putere, straturile epitaxiale pot îmbunătăți tensiunea de străpungere a dispozitivului, mărind intervalul de funcționare sigur.
4. Compatibilitatea proceselor și structurile multistrat
Structuri multistrat: Tehnologia de creștere epitaxială permite creșterea structurilor multistrat pe substraturi, diferite straturi având concentrații și tipuri de dopare variate. Acest lucru este extrem de benefic pentru fabricarea dispozitivelor CMOS complexe și permiterea integrării tridimensionale.
Compatibilitate: Procesul de creștere epitaxială este extrem de compatibil cu procesele de fabricație CMOS existente, facilitând integrarea acestuia în fluxurile de lucru actuale de fabricație, fără a fi nevoie de modificări semnificative ale liniilor de proces.
Rezumat: Aplicarea creșterii epitaxiale în procesele de siliciu CMOS are ca scop principal îmbunătățirea calității cristalelor plachetelor, optimizarea performanței electrice a dispozitivelor, susținerea nodurilor de proces avansate și satisfacerea cerințelor de fabricație a circuitelor integrate de înaltă performanță și densitate mare. Tehnologia de creștere epitaxială permite un control precis al dopajului și structurii materialelor, îmbunătățind performanța și fiabilitatea generală a dispozitivelor.
Data publicării: 16 oct. 2024