අපි සිලිකන් වේෆර් උපස්ථර මත epitaxy කිරීමට අවශ්ය වන්නේ ඇයි?

අර්ධ සන්නායක කර්මාන්ත දාමයේ, විශේෂයෙන් තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක (පුළුල් කලාපීය අර්ධ සන්නායක) කර්මාන්ත දාමයේ, උපස්ථර සහepitaxialස්ථර. හි වැදගත්කම කුමක්දepitaxialස්ථරය? උපස්ථරය සහ උපස්ථරය අතර වෙනස කුමක්ද?

උපස්ථරය යනු aවේෆර්අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටික ද්රව්ය වලින් සාදා ඇත. උපස්ථරයට කෙලින්ම ඇතුල් විය හැකවේෆර්අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමට නිෂ්පාදන සබැඳිය, හෝ එය විසින් සැකසිය හැකepitaxialepitaxial වේෆර් නිෂ්පාදනය කිරීමේ ක්රියාවලිය. උපස්ථරය යනු පතුලේ යවේෆර්(වේෆර් එක කපන්න, ඔබට එකින් එක ඩයි ලබා ගත හැකිය, පසුව එය පුරාවෘත්ත චිපය බවට පත් කිරීම සඳහා ඇසුරුම් කළ හැකිය) (ඇත්ත වශයෙන්ම, චිපයේ පතුල සාමාන්‍යයෙන් පසුපස රන් තට්ටුවකින් ආලේප කර ඇති අතර එය “බිම්” සම්බන්ධතාවයක් ලෙස භාවිතා කරයි. නමුත් එය පසුපස ක්රියාවලිය තුළ සාදා ඇත), සහ සම්පූර්ණ ආධාරක කාර්යය රැගෙන යන පදනම (චිපයේ ඇති අහස උසට උපස්ථරය මත ගොඩනගා ඇත).

Epitaxy යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ කැපීම, ඇඹරීම, ඔප දැමීම යනාදිය මගින් ප්‍රවේශමෙන් සකස් කරන ලද තනි ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත නව තනි ස්ඵටිකයක් වැඩීමේ ක්‍රියාවලියයි. නව තනි ස්ඵටිකය උපස්ථරයට සමාන ද්‍රව්‍යයක් විය හැකිය, නැතහොත් එය වෙනත් ද්‍රව්‍යයක් විය හැකිය. (homoepitaxial හෝ heteroepitaxial).
අලුතින් සාදන ලද තනි ස්ඵටික ස්ථරය උපස්ථර ස්ඵටික අවධිය දිගේ වර්ධනය වන බැවින්, එය epitaxial ස්ථරයක් ලෙස හැඳින්වේ (සාමාන්‍යයෙන් මයික්‍රෝන කිහිපයක් ඝනකම. සිලිකන් උදාහරණයක් ලෙස ගන්න: සිලිකන් epitaxial වර්ධනයේ තේරුම හොඳ දැලිස් ව්‍යුහයේ අඛණ්ඩතාවයකින් යුත් ස්ඵටික ස්ථරයක් වර්ධනය කිරීමයි. නිශ්චිත ස්ඵටික දිශානතියක් සහ උපස්ථරය ලෙස වෙනස් ප්‍රතිරෝධයක් සහ ඝනකමක් සහිත සිලිකන් තනි ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත), සහ epitaxial ස්ථරය සහිත උපස්ථරය epitaxial wafer ලෙස හැඳින්වේ ( epitaxial wafer = epitaxial ස්ථරය + උපස්ථරය). උපාංග නිෂ්පාදනය epitaxial ස්ථරය මත සිදු කෙරේ.

එපිටැක්සියලිටි සමලිංගිකත්වය සහ විෂම පිටක්‍ෂය ලෙස බෙදා ඇත. Homoepitaxiality යනු උපස්ථරය මත උපස්ථරය ලෙස එකම ද්රව්යයේ epitaxial ස්ථරයක් වර්ධනය කිරීමයි. සමලිංගිකත්වයේ වැදගත්කම කුමක්ද? - නිෂ්පාදන ස්ථාවරත්වය සහ විශ්වසනීයත්වය වැඩි දියුණු කිරීම. homoepitaxiality යනු උපස්ථරය ලෙස එකම ද්‍රව්‍යයේ epitaxial ස්ථරයක් වර්ධනය කිරීම වුවද, ද්‍රව්‍යය සමාන වුවද, එය වේෆර් මතුපිට ද්‍රව්‍ය සංශුද්ධතාවය සහ ඒකාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකිය. යාන්ත්‍රික ඔප දැමීමෙන් සකසන ලද ඔප දැමූ වේෆර් සමඟ සසඳන විට, epitaxiality මගින් සකසන ලද උපස්ථරයට ඉහළ මතුපිට පැතලි බව, ඉහළ පිරිසිදුකම, අඩු ක්ෂුද්‍ර දෝෂ සහ අඩු මතුපිට අපද්‍රව්‍ය ඇත. එබැවින් ප්‍රතිරෝධය වඩාත් ඒකාකාරී වන අතර මතුපිට අංශු, ගොඩගැසීමේ දෝෂ සහ විස්ථාපනය වැනි මතුපිට දෝෂ පාලනය කිරීම පහසු වේ. Epitaxy නිෂ්පාදන කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කරනවා පමණක් නොව, නිෂ්පාදන ස්ථාවරත්වය සහ විශ්වසනීයත්වය සහතික කරයි.
සිලිකන් වේෆර් උපස්ථරය මත තවත් සිලිකන් පරමාණු ස්ථරයක් එපිටැක්සියල් බවට පත් කිරීමෙන් ලැබෙන ප්‍රයෝජන මොනවාද? CMOS සිලිකන් ක්‍රියාවලියේදී, වේෆර් උපස්ථරය මත epitaxial වර්ධනය (EPI, epitaxial) ඉතා තීරණාත්මක ක්‍රියාවලි පියවරකි.
1. ස්ඵටික ගුණය වැඩි දියුණු කිරීම
ආරම්භක උපස්ථර දෝෂ සහ අපද්‍රව්‍ය: නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී වේෆර් උපස්ථරයට යම් යම් දෝෂ සහ අපද්‍රව්‍ය තිබිය හැකිය. epitaxial ස්ථරයේ වර්ධනය උපස්ථරය මත උසස් තත්ත්වයේ, අඩු දෝෂ සහ අපිරිසිදු-සාන්ද්‍රණය තනි-ස්ඵටිකරූපී සිලිකන් තට්ටුවක් ජනනය කළ හැකි අතර, එය පසුකාලීන උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා ඉතා වැදගත් වේ. ඒකාකාර ස්ඵටික ව්‍යුහය: එපිටැක්සියල් වර්ධනයට වඩාත් ඒකාකාර ස්ඵටික ව්‍යුහයක් සහතික කළ හැකි අතර, උපස්ථර ද්‍රව්‍යයේ ධාන්‍ය සීමාවන් සහ දෝෂ වල බලපෑම අඩු කරයි, සහ එමඟින් සම්පූර්ණ වේෆරයේ ස්ඵටික ගුණය වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
2. විදුලි කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම
උපාංග ලක්ෂණ ප්‍රශස්ත කරන්න: උපස්ථරය මත epitaxial ස්ථරයක් වැඩීමෙන්, උපාංගයේ විද්‍යුත් ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය සහ සිලිකන් වර්ගය නිවැරදිව පාලනය කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, epitaxial ස්ථරයේ මාත්රණය කිරීම MOSFET හි එළිපත්ත වෝල්ටීයතාවය සහ අනෙකුත් විද්යුත් පරාමිතීන් නිවැරදිව සකස් කළ හැකිය. කාන්දු වන ධාරාව අඩු කරන්න: උසස් තත්ත්වයේ epitaxial ස්ථර අඩු දෝෂ ඝනත්වයක් ඇති අතර, එය උපාංගයේ කාන්දු වන ධාරාව අඩු කිරීමට උපකාරී වේ, එමගින් උපාංගයේ කාර්ය සාධනය සහ විශ්වසනීයත්වය වැඩි දියුණු කරයි.
3. උසස් ක්‍රියාවලි නෝඩ් වලට සහය වන්න
විශේෂාංග ප්‍රමාණය අඩු කිරීම: කුඩා ක්‍රියාවලි නෝඩ් වල (7nm, 5nm වැනි), උපාංග විශේෂාංග ප්‍රමාණය තවදුරටත් හැකිලෙමින් පවතින අතර, වඩාත් පිරිපහදු කළ සහ උසස් තත්ත්වයේ ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය වේ. Epitaxial Growth තාක්‍ෂණයට මෙම අවශ්‍යතා සපුරාලීමට සහ ඉහළ කාර්ය සාධනයක් සහ ඉහළ ඝනත්ව ඒකාබද්ධ පරිපථ නිෂ්පාදනයට සහාය විය හැක. බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය වැඩි දියුණු කිරීම: අධි බලැති සහ අධි වෝල්ටීයතා උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා තීරනාත්මක වන ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවයක් ඇති කිරීමට epitaxial ස්ථරය සැලසුම් කළ හැක. උදාහරණයක් ලෙස, බල උපාංග වලදී, epitaxial ස්ථරය මඟින් උපාංගයේ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය වැඩි කළ හැකි අතර ආරක්ෂිත මෙහෙයුම් පරාසය වැඩි කළ හැක.
4. ක්රියාවලි අනුකූලතාව සහ බහු ස්ථර ව්යුහය
බහු ස්ථර ව්‍යුහය: Epitaxial වර්ධක තාක්ෂණය උපස්ථරයක් මත බහු ස්ථර ව්‍යුහයන් වගා කිරීමට ඉඩ සලසයි, විවිධ ස්ථරවලට විවිධ මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණයන් සහ වර්ග තිබිය හැක. මෙය සංකීර්ණ CMOS උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමට සහ ත්‍රිමාණ අනුකලනය සාක්ෂාත් කර ගැනීමට ඉතා උපකාරී වේ. ගැළපුම: epitaxial වර්ධන ක්‍රියාවලිය දැනට පවතින CMOS නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සමඟ බෙහෙවින් ගැළපෙන අතර ක්‍රියාවලි රේඛා සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් නොකර පවතින නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන්ට පහසුවෙන් ඒකාබද්ධ කළ හැකිය.