Fer créixer una capa addicional d'àtoms de silici sobre un substrat de oblia de silici té diversos avantatges:
En els processos de silici CMOS, el creixement epitaxial (EPI) sobre el substrat de la oblia és un pas crític del procés.
1. Millora de la qualitat del cristall
Defectes i impureses inicials del substrat: Durant el procés de fabricació, el substrat de la làmina pot tenir certs defectes i impureses. El creixement de la capa epitaxial pot produir una capa de silici monocristal·lí d'alta qualitat amb baixes concentracions de defectes i impureses al substrat, cosa que és crucial per a la posterior fabricació del dispositiu.
Estructura cristal·lina uniforme: el creixement epitaxial garanteix una estructura cristal·lina més uniforme, reduint l'impacte dels límits de gra i els defectes en el material del substrat, millorant així la qualitat cristal·lina general de l'oblea.
2. Millora el rendiment elèctric.
Optimització de les característiques del dispositiu: En fer créixer una capa epitaxial sobre el substrat, es pot controlar amb precisió la concentració de dopatge i el tipus de silici, optimitzant el rendiment elèctric del dispositiu. Per exemple, el dopatge de la capa epitaxial es pot ajustar amb precisió per controlar el voltatge llindar dels MOSFET i altres paràmetres elèctrics.
Reducció del corrent de fuita: una capa epitaxial d'alta qualitat té una densitat de defectes més baixa, cosa que ajuda a reduir el corrent de fuita en els dispositius, millorant així el rendiment i la fiabilitat del dispositiu.
3. Millora el rendiment elèctric.
Reducció de la mida de les característiques: En nodes de procés més petits (com ara 7 nm, 5 nm), la mida de les característiques dels dispositius continua reduint-se, cosa que requereix materials més refinats i d'alta qualitat. La tecnologia de creixement epitaxial pot satisfer aquestes demandes, donant suport a la fabricació de circuits integrats d'alt rendiment i alta densitat.
Millora de la tensió de ruptura: Les capes epitaxials es poden dissenyar amb tensions de ruptura més altes, cosa que és fonamental per a la fabricació de dispositius d'alta potència i alt voltatge. Per exemple, en dispositius de potència, les capes epitaxials poden millorar la tensió de ruptura del dispositiu, augmentant el rang de funcionament segur.
4. Compatibilitat de processos i estructures multicapa
Estructures multicapa: La tecnologia de creixement epitaxial permet el creixement d'estructures multicapa sobre substrats, amb diferents capes que tenen concentracions i tipus de dopatge variables. Això és molt beneficiós per a la fabricació de dispositius CMOS complexos i permet la integració tridimensional.
Compatibilitat: El procés de creixement epitaxial és altament compatible amb els processos de fabricació CMOS existents, cosa que facilita la seva integració en els fluxos de treball de fabricació actuals sense necessitat de modificacions significatives a les línies de procés.
Resum: L'aplicació del creixement epitaxial en processos de silici CMOS té com a objectiu principal millorar la qualitat del cristall de les oblies, optimitzar el rendiment elèctric dels dispositius, donar suport a nodes de procés avançats i satisfer les demandes de la fabricació de circuits integrats d'alt rendiment i alta densitat. La tecnologia de creixement epitaxial permet un control precís del dopatge i l'estructura del material, millorant el rendiment general i la fiabilitat dels dispositius.
Data de publicació: 16 d'octubre de 2024