ຄຸນລັກສະນະຂອງ Silicon Epitaxy

ອະພິພາດ Epiconແມ່ນຂະບວນການພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນໃນການຜະລິດ semiconductor ທີ່ທັນສະໄຫມ. ມັນຫມາຍເຖິງຂັ້ນຕອນການຂະຫຍາຍຕົວຫນຶ່ງຫຼືຫຼາຍກວ່າບັນດາຮູບເງົາບາງໆຂອງຊິລິໂຄນທີ່ມີໂຄງສ້າງ, ຄວາມຫນາສະເພາະ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແລະປະເພດທີ່ມີສະສົມ silentrate. ຮູບເງົາທີ່ເຕີບໃຫຍ່ນີ້ເອີ້ນວ່າຊັ້ນຈັດສາລະວັນ (Epitaxial ຊັ້ນຫຼືຊັ້ນ epi), ແລະ silicon wafer ທີ່ມີເຄື່ອງປະດັບນ້ໍາຊິລິໂຄນເອີ້ນວ່າ wafer silaicon. ລັກສະນະຫຼັກຂອງມັນແມ່ນວ່າຊັ້ນຊິລິໂຄນ apitoxial ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ໃຫມ່ແມ່ນການສືບຕໍ່ຂອງໂຄງສ້າງ lattice substice ໃນ Crystal Crystal ແບບດຽວກັນກັບໂຄງສ້າງຂອງຜລຶກ. ນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ມີຊັ້ນໃຫ້ມີການອອກແບບໃຫ້ມີຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າທີ່ແຕກຕ່າງຈາກບັນດາຊັ້ນໃຕ້ດິນ, ດັ່ງນັ້ນໃຫ້ພື້ນຖານສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນ semiconductor ທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງ.

Silicon Epitaxial ສໍາລັບ Silicon Epitaxy

ⅰ. Epitaxy sillicon ແມ່ນຫຍັງ?

1) ນິຍາມ: Epicon Epiconx ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຝາກເງິນໃນ silums silicon ໃນ silicon crystal silentrate ໂດຍວິທີການທາງເຄມີດ້ວຍສານເຄມີດຽວ.

2) Lattice Matching: ຄຸນລັກສະນະຫຼັກແມ່ນຄວາມເປັນລະບຽບຮຽບຮ້ອຍຂອງການເຕີບໂຕຂອງການຂະຫຍາຍຕົວ. ປະລໍາມະນູຊິລິໂຄນທີ່ຝາກໄວ້ບໍ່ໄດ້ຖືກມັດຢູ່ແບບສຸ່ມ, ແຕ່ຖືກຈັດລຽງຕາມປະຕູຂອງຊັ້ນໃຕ້ຂອງຊັ້ນວາງທີ່ສະຫນອງໂດຍປະລໍາມະນູຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ, ບັນລຸການຈໍາລອງແບບປະລໍາມະນູ. ນີ້ຮັບປະກັນວ່າຊັ້ນຈັດນິທານແມ່ນເປັນໄປເຊຍກັນທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ກ່ວາ polycrystalline ຫຼື amorphous.

3) ຄວບຄຸມຂະບວນການຂອງ Silicon Epicon ຊ່ວຍໃຫ້ມີການຄວບຄຸມຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນຈະເລີນເຕີບໂຕ (ຈາກ nanometers ໃຫ້ເປັນ micrometers), ປະເພດ doping (n-type ຫຼື p-type), ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ p-type) ສິ່ງນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ພາກພື້ນທີ່ມີຄຸນສົມບັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ຈະຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຊິລິໂຄນຊິລິໂຄນດຽວກັນ, ເຊິ່ງແມ່ນກຸນແຈສໍາຄັນໃນການຜະລິດວົງຈອນປະສົມປະສານທີ່ສັບສົນ.

4) ຄຸນລັກສະນະການໂຕ້ຕອບ: ອິນເຕີເຟດຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນລະຫວ່າງຊັ້ນຂອງຊັ້ນແລະຊັ້ນໃຕ້ດິນ. ໂດຍຫລັກການແລ້ວ, ການໂຕ້ຕອບນີ້ແມ່ນຮາບພຽງແລະບໍ່ມີປະສິດຕິພາບ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຄຸນນະພາບຂອງການໂຕ້ຕອບແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການປະຕິບັດງານຂອງຊັ້ນຊັ້ນ, ແລະຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານໃດກໍ່ຕາມອາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນງານສຸດທ້າຍຂອງອຸປະກອນ.

ⅱ. ຫລັກທໍາຂອງ Epicon Epitaxy

ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Epicon ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂື້ນກັບການສະຫນອງພະລັງງານແລະສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນແລະຊອກຫາຕໍາແຫນ່ງຂອງພະລັງງານຕໍ່າທີ່ສຸດສໍາລັບການປະສົມປະສານ. ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນປະຈຸບັນແມ່ນການຝາກເງິນທາງເຄມີ (CVD).

ເງິນຝາກ Vapor ທາງເຄມີ (CVD): ນີ້ແມ່ນວິທີການສໍາຄັນເພື່ອບັນລຸ Epitaxy ຊິລິໂຄນ. ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງມັນແມ່ນ:

● ການຂົນສົ່ງ precursor: ອາຍແກັສທີ່ມີທາດຊິລິໂຄນ (ຕົວຢ່າງ), ເຊັ່ນ: Silane (SIHLOROSILANE (SIHCORORONE (ເຊັ່ນ: ປະເພດນ້ໍາມັນ phos (SihCorosil2) ແມ່ນປະສົມເຂົ້າກັນ

● ຕິກິຣິຍາ: ໃນອຸນຫະພູມສູງ (ປົກກະຕິລະຫວ່າງ 900 ° C ແລະ 1200 ° C ແລະ 1200 ° C), ອາຍແກັສເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຮັບປະຕິກິລິຍາກັບສານເຄມີຂອງ silicon ທີ່ມີຄວາມຮ້ອນ. ຍົກຕົວຢ່າງ, SIH4 → SI (ແຂງ) + 2h2 (ອາຍແກັສ).

● ການເຄື່ອນຍ້າຍພື້ນຜິວແລະ nucleation: ປະລໍາມະນູຊິລິໂຄນທີ່ຜະລິດໂດຍການເນົ່າເປື່ອຍແມ່ນ adsorbed ໄປທີ່ພື້ນຜິວຍ່ອຍແລະຍ້າຍຢູ່ເທິງຫນ້າດິນທີ່ຖືກຕ້ອງເພື່ອປະສົມແລະເລີ່ມຕົ້ນແບບໃຫມ່ຊັ້ນໄປເຊຍກັນ. ຄຸນນະພາບຂອງຊິລິໂຄນການເຕີບໂຕຂອງ Epitaxial ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນກ່ຽວກັບການຄວບຄຸມຂັ້ນຕອນນີ້.

● ການເຕີບໃຫຍ່ຂະຫຍາຍຕົວຊັ້ນປະລໍາມະນູທີ່ຖືກຝາກໄວ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເຮັດຊ້ໍາຄືນຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ, ປູກຊັ້ນໂດຍຊັ້ນ, ແລະປະກອບເປັນຊັ້ນຊິລິໂຄນຂອງ Epitaxial ທີ່ມີຄວາມຫນາສະເພາະ.

ຕົວກໍານົດການຂະບວນການ: ຄຸນນະພາບຂອງຂະບວນການຊິລິໂຄນ Epicon ແມ່ນຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ແລະຕົວກໍານົດການສໍາຄັນປະກອບມີ:

● ອຸນຫະພູມ: ມີຜົນກະທົບຕໍ່ອັດຕາການຕິກິຣິຍາ, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຫນ້າແລະການສ້າງຕັ້ງຂໍ້ບົກພ່ອງ.

● ຄວາມກົດດັນ: ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການຂົນສົ່ງອາຍແກັສແລະເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາ.

● ກະແສອາຍແກັສແລະອັດຕາສ່ວນ: ກໍານົດອັດຕາການເຕີບໂຕແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ.

● ຄວາມສະອາດພື້ນຜິວ substrate: ສິ່ງປົນເປື້ອນໃດໆອາດຈະແມ່ນຕົ້ນກໍາເນີດຂອງຂໍ້ບົກຜ່ອງ.

● Other technologies: ເຖິງແມ່ນວ່າ CVD ແມ່ນກະແສຫຼັກ, ເຕັກໂນໂລຢີເຊັ່ນ: MoleCular Beam (MBE) ຍັງສາມາດໃຊ້ສໍາລັບ Silicon Epitaxy, ໂດຍສະເພາະໃນການຄວບຄຸມຄວາມເປັນຍໍາສູງ.Mbe ໂດຍກົງທີ່ມີແຫຼ່ງນ້ໍາຊິລິໂຄນໃນສະພາບແວດລ້ອມສູນຍາກາດສູງສຸດທີ່ສູງ, ແລະກະດານປະລໍາມະນູຫຼືໂມເລກຸນແມ່ນຖືກວາງລົງໃສ່ substrate ໂດຍກົງສໍາລັບການເຕີບໃຫຍ່.

ⅲ. ການນໍາໃຊ້ສະເພາະຂອງເຕັກໂນໂລຢີຊິລິໂຄນ Epitaxy ໃນການຜະລິດ semiconductor

ເຕັກໂນໂລຍີ Silicon Epitaxy ໄດ້ຂະຫຍາຍຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງວັດສະດຸຊິລິໂຄນແລະເປັນສ່ວນທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ຂອງການຜະລິດອຸປະກອນທີ່ມີການປັບປຸງ semiconductor ຫຼາຍ.

● CMOS Technology: ໃນຊິບທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງ (ເຊັ່ນ: cpus ແລະ gpus), ຊັ້ນຊິລິໂຄນຕ່ໍາ (ຫຼື n- ຫຼື n-) ຊັ້ນ Silicon Layer ມັກຈະຖືກຂະຫຍາຍຕົວຢູ່ໃນຊັ້ນລຸ່ມ (P + ຫຼື N +). ໂຄງປະກອບການເຮັດໃຫ້ຊິລິໂຄນຂອງ silicon epitaxial ນີ້ສາມາດສະກັດກັ້ນຜົນກະທົບຂອງ Latch-up ຢ່າງມີປະສິດຕິຜົນ, ແລະຮັກສາຄວາມຕ້ານທານຂອງອຸປະກອນ, ເຊິ່ງມີຜົນດີຕໍ່ການປະຕິບັດແລະການລະລາຍຄວາມຮ້ອນ.

● transistors bipolar (BJT) ແລະ bicmos: ໃນອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້, Epicon Epicaxy ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງທີ່ຖືກຕ້ອງເຊັ່ນ: ລັກສະນະ, ຄວາມໄວແລະຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນຄວາມຫນາແລະຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ.

● ເຊັນເຊີຮູບພາບ (CIS): ໃນບາງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີເຊັນເຊີຮູບພາບ, ອາຫານຊິລິໂຄນ Epitaxial ສາມາດປັບປຸງຄວາມໂດດດ່ຽວຂອງ pixels, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປັນປະສິດທິພາບຂອງການປ່ຽນແປງທີ່ສວຍງາມ. ຊັ້ນຂອງ Epitaxial ໃຫ້ບໍລິການທີ່ສະອາດແລະບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງ.

● ຂໍ້ກ້າວຫນ້າຂັ້ນສູງ: ໃນຖານະເປັນຂະຫນາດຂອງອຸປະກອນຍັງສືບຕໍ່ຫຼຸດລົງ, ຄວາມຕ້ອງການຂອງຄຸນລັກສະນະດ້ານວັດຖຸແມ່ນສູງກວ່າແລະສູງກວ່າ. ເຕັກໂນໂລຢີຊິລິໂຄນ Epicaxy, ລວມທັງການເຕີບໂຕຂອງ Epitaxial ທີ່ເລືອກໄດ້, ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອປູກຊິລິໂຄນຫຼື sale)

Silicon Silicon Epecypial ສໍາລັບ Silicon Epitaxy

ⅳ.ບັນຫາແລະສິ່ງທ້າທາຍຂອງເຕັກໂນໂລຢີຊິລິໂຄນ Epitaxy

ເຖິງແມ່ນວ່າເທັກໂນໂລຢີຊິລິໂຄນ Epicon ແມ່ນເຕີບໃຫຍ່ແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ມັນຍັງມີສິ່ງທ້າທາຍຢ່າງກວ້າງຂວາງແລະມີບັນຫາໃນການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຂະບວນການ Silicon:

● ການຄວບຄຸມຄວາມບົກຜ່ອງຄວາມຜິດປົກກະຕິໄປເຊຍກັນເຊັ່ນ: ການເຄື່ອນຍ້າຍ, ການເຄື່ອນຍ້າຍ, ສາຍລື່ນ, ແລະອື່ນໆ. ຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຢ່າງຫນັກຕໍ່ການປະຕິບັດໄຟຟ້າ, ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືແລະຜົນຜະລິດຂອງອຸປະກອນ. ການຄວບຄຸມຂໍ້ບົກຜ່ອງຕ່າງໆຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີສະພາບແວດລ້ອມທີ່ສະອາດທີ່ສຸດ, ຕົວກໍານົດການຂະບວນການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ແລະຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.

● ຄວາມເປັນເອກະພາບ: ບັນລຸຄວາມເປັນເອກະພາບທີ່ສົມບູນແບບຂອງຄວາມຫນາຊັ້ນຂອງ Epitaxial ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເຄື່ອງຫມາຍຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຊິລິໂຄນຂະຫນາດໃຫຍ່ (ເຊັ່ນ: 300mm) ແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ຄວາມເປັນເອກະພາບທີ່ບໍ່ແມ່ນຄວາມເປັນເອກະພາບສາມາດນໍາໄປສູ່ຄວາມແຕກຕ່າງໃນການປະຕິບັດງານຂອງອຸປະກອນໃນຊຸດດຽວກັນ.

● autodoping: ໃນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນການເຕີບໂຕຂອງ Epitaxial, ຜູ້ຂັບຂີ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນ ນີ້ແມ່ນຫນຶ່ງໃນບັນຫາທີ່ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂໃນຂະບວນການຊິລິໂຄນ Epitaxy.

● morphology ດ້ານດ້ານ: ພື້ນຜິວຂອງຊັ້ນຂອງຊັ້ນສູງຕ້ອງມີຮາບພຽງຢູ່, ແລະຄວາມຜິດປົກກະຕິຫຼືຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານດ້ານ (ເຊັ່ນ: ຫມາກເຫັບ) ຈະມີຜົນກະທົບຕໍ່ຂະບວນການຕໍ່ໄປເຊັ່ນ: Lithography.

● ຄ່າ: ເມື່ອປຽບທຽບກັບດອກໄຟຊິລິໂຄນໂປໂລຍທໍາມະດາ, ການຜະລິດອາຫານຊິລິໂຄນຊິລິໂຄນເພີ່ມຂັ້ນຕອນໃນຂະບວນການແລະການລົງທືນຂອງອຸປະກອນເພີ່ມເຕີມ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ.

● ບັນຫາຂອງ Epitaxy ເລືອກ: ໃນຂະບວນການທີ່ກ້າວຫນ້າ, ການເຕີບໂຕທີ່ເລືອກໄດ້, ການເຕີບໂຕທີ່ເລືອກໄດ້

ⅴ.ສະຫຼຸບ

ໃນຖານະເປັນເຕັກໂນໂລຢີການກະກຽມວັດຖຸປະມານ semiconductor ທີ່ສໍາຄັນ, ຄຸນລັກສະນະຫຼັກຂອງອະພິພາດ Epiconແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ມີຄຸນນະພາບຂອງ Silicon Silicon ດຽວທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ມີໄຟຟ້າແລະມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບສະເພາະໃນຊັ້ນໃຕ້ຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນ. ໂດຍຜ່ານການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນເຊັ່ນອຸນຫະພູມ, ຄວາມກົດດັນໃນຂະບວນການ silicon apitxy,

ເຖິງແມ່ນວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊິລິໂຄນປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍເຊັ່ນ: ຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງເຕັກໂນໂລຢີແລະຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງຕົວເອງໃນການຜະລິດ Silicon Silicon ແມ່ນບໍ່ສາມາດປ່ຽນແທນໄດ້.