Выращивание дополнительного слоя атомов кремния на подложке кремниевой пластины имеет ряд преимуществ:
В процессах производства КМОП-кремния решающим этапом процесса является эпитаксиальный рост (EPI) на подложке пластины.
1. Улучшение качества кристаллов.
Первоначальные дефекты и примеси подложки. В процессе производства подложка пластины может иметь определенные дефекты и примеси. Рост эпитаксиального слоя позволяет получить высококачественный слой монокристаллического кремния с низкой концентрацией дефектов и примесей на подложке, что имеет решающее значение для последующего изготовления устройств.
Однородная кристаллическая структура: эпитаксиальный рост обеспечивает более однородную кристаллическую структуру, уменьшая влияние границ зерен и дефектов в материале подложки, тем самым улучшая общее качество кристаллов пластины.
2. Улучшение электрических характеристик.
Оптимизация характеристик устройства: выращивая эпитаксиальный слой на подложке, можно точно контролировать концентрацию легирования и тип кремния, оптимизируя электрические характеристики устройства. Например, легирование эпитаксиального слоя можно точно регулировать для управления пороговым напряжением МОП-транзисторов и другими электрическими параметрами.
Снижение тока утечки: высококачественный эпитаксиальный слой имеет меньшую плотность дефектов, что помогает снизить ток утечки в устройствах, тем самым улучшая производительность и надежность устройств.
3. Улучшение электрических характеристик.
Уменьшение размера элемента: в небольших технологических узлах (например, 7 нм, 5 нм) размер элементов устройств продолжает уменьшаться, что требует более совершенных и высококачественных материалов. Технология эпитаксиального роста может удовлетворить эти требования, поддерживая производство высокопроизводительных интегральных схем высокой плотности.
Повышение напряжения пробоя. Эпитаксиальные слои могут быть разработаны с более высоким напряжением пробоя, что имеет решающее значение для производства мощных и высоковольтных устройств. Например, в силовых устройствах эпитаксиальные слои могут улучшить напряжение пробоя устройства, увеличивая безопасный рабочий диапазон.
4. Совместимость процессов и многослойные структуры.
Многослойные структуры. Технология эпитаксиального роста позволяет выращивать многослойные структуры на подложках, при этом разные слои имеют разные концентрации и типы легирующих добавок. Это очень полезно для производства сложных КМОП-устройств и обеспечения трехмерной интеграции.
Совместимость: Процесс эпитаксиального выращивания полностью совместим с существующими производственными процессами КМОП, что позволяет легко интегрировать его в текущие производственные процессы без необходимости значительных модификаций технологических линий.
Резюме: Применение эпитаксиального выращивания в процессах КМОП-кремния в первую очередь направлено на повышение качества кристаллов пластин, оптимизацию электрических характеристик устройств, поддержку передовых технологических узлов и удовлетворение требований производства высокопроизводительных и плотных интегральных схем. Технология эпитаксиального выращивания позволяет точно контролировать легирование и структуру материала, улучшая общую производительность и надежность устройств.
Время публикации: 16 октября 2024 г.