La crescita di uno strato aggiuntivo di atomi di silicio su un substrato di wafer di silicio presenta diversi vantaggi:
Nei processi al silicio CMOS, la crescita epitassiale (EPI) sul substrato del wafer è una fase critica del processo.
1、Miglioramento della qualità del cristallo
Difetti e impurità iniziali del substrato: durante il processo di produzione, il substrato del wafer può presentare alcuni difetti e impurità. La crescita dello strato epitassiale può produrre uno strato di silicio monocristallino di alta qualità con basse concentrazioni di difetti e impurità sul substrato, il che è fondamentale per la successiva fabbricazione del dispositivo.
Struttura cristallina uniforme: la crescita epitassiale garantisce una struttura cristallina più uniforme, riducendo l'impatto dei bordi dei grani e dei difetti nel materiale del substrato, migliorando così la qualità cristallina complessiva del wafer.
2. Migliorare le prestazioni elettriche.
Ottimizzazione delle caratteristiche del dispositivo: la crescita di uno strato epitassiale sul substrato consente di controllare con precisione la concentrazione del drogaggio e il tipo di silicio, ottimizzando le prestazioni elettriche del dispositivo. Ad esempio, il drogaggio dello strato epitassiale può essere regolato con precisione per controllare la tensione di soglia dei MOSFET e altri parametri elettrici.
Riduzione della corrente di dispersione: uno strato epitassiale di alta qualità presenta una minore densità di difetti, il che aiuta a ridurre la corrente di dispersione nei dispositivi, migliorandone così le prestazioni e l'affidabilità.
3. Migliorare le prestazioni elettriche.
Riduzione delle dimensioni delle caratteristiche: nei nodi di processo più piccoli (come 7 nm e 5 nm), le dimensioni delle caratteristiche dei dispositivi continuano a ridursi, richiedendo materiali più raffinati e di alta qualità. La tecnologia di crescita epitassiale può soddisfare queste esigenze, supportando la produzione di circuiti integrati ad alte prestazioni e ad alta densità.
Miglioramento della tensione di rottura: gli strati epitassiali possono essere progettati con tensioni di rottura più elevate, il che è fondamentale per la produzione di dispositivi ad alta potenza e alta tensione. Ad esempio, nei dispositivi di potenza, gli strati epitassiali possono migliorare la tensione di rottura del dispositivo, aumentando l'intervallo di funzionamento sicuro.
4. Compatibilità dei processi e strutture multistrato
Strutture multistrato: la tecnologia di crescita epitassiale consente la crescita di strutture multistrato su substrati, con strati diversi con concentrazioni e tipologie di drogaggio variabili. Questo è estremamente vantaggioso per la produzione di dispositivi CMOS complessi e per l'integrazione tridimensionale.
Compatibilità: il processo di crescita epitassiale è altamente compatibile con gli attuali processi di produzione CMOS, facilitandone l'integrazione nei flussi di lavoro di produzione attuali senza la necessità di apportare modifiche significative alle linee di processo.
Riepilogo: L'applicazione della crescita epitassiale nei processi di silicio CMOS mira principalmente a migliorare la qualità dei cristalli dei wafer, ottimizzare le prestazioni elettriche dei dispositivi, supportare nodi di processo avanzati e soddisfare i requisiti della produzione di circuiti integrati ad alte prestazioni e ad alta densità. La tecnologia di crescita epitassiale consente un controllo preciso del drogaggio e della struttura del materiale, migliorando le prestazioni e l'affidabilità complessive dei dispositivi.
Data di pubblicazione: 16 ottobre 2024