Hacer crecer una capa adicional de átomos de silicio sobre un sustrato de oblea de silicio tiene varias ventajas:
En los procesos de silicio CMOS, el crecimiento epitaxial (EPI) en el sustrato de la oblea es un paso crítico del proceso.
1 、 Mejora de la calidad del cristal
Defectos e impurezas iniciales del sustrato: durante el proceso de fabricación, el sustrato de la oblea puede tener ciertos defectos e impurezas. El crecimiento de la capa epitaxial puede producir una capa de silicio monocristalino de alta calidad con bajas concentraciones de defectos e impurezas en el sustrato, lo cual es crucial para la posterior fabricación del dispositivo.
Estructura cristalina uniforme: el crecimiento epitaxial garantiza una estructura cristalina más uniforme, lo que reduce el impacto de los límites de grano y los defectos en el material del sustrato, mejorando así la calidad cristalina general de la oblea.
2 、 mejorar el rendimiento eléctrico.
Optimización de las características del dispositivo: al hacer crecer una capa epitaxial sobre el sustrato, se puede controlar con precisión la concentración de dopaje y el tipo de silicio, optimizando el rendimiento eléctrico del dispositivo. Por ejemplo, el dopaje de la capa epitaxial se puede ajustar con precisión para controlar el voltaje umbral de los MOSFET y otros parámetros eléctricos.
Reducción de la corriente de fuga: una capa epitaxial de alta calidad tiene una menor densidad de defectos, lo que ayuda a reducir la corriente de fuga en los dispositivos, mejorando así el rendimiento y la confiabilidad del dispositivo.
3 、 mejorar el rendimiento eléctrico.
Reducción del tamaño de las funciones: en nodos de proceso más pequeños (como 7 nm, 5 nm), el tamaño de las funciones de los dispositivos continúa reduciéndose, lo que requiere materiales más refinados y de alta calidad. La tecnología de crecimiento epitaxial puede satisfacer estas demandas, respaldando la fabricación de circuitos integrados de alto rendimiento y alta densidad.
Mejora del voltaje de ruptura: las capas epitaxiales se pueden diseñar con voltajes de ruptura más altos, lo cual es fundamental para la fabricación de dispositivos de alta potencia y alto voltaje. Por ejemplo, en dispositivos eléctricos, las capas epitaxiales pueden mejorar el voltaje de ruptura del dispositivo, aumentando el rango operativo seguro.
4. Compatibilidad de procesos y estructuras multicapa.
Estructuras multicapa: la tecnología de crecimiento epitaxial permite el crecimiento de estructuras multicapa sobre sustratos, con diferentes capas que tienen diferentes concentraciones y tipos de dopaje. Esto es muy beneficioso para fabricar dispositivos CMOS complejos y permitir la integración tridimensional.
Compatibilidad: el proceso de crecimiento epitaxial es altamente compatible con los procesos de fabricación CMOS existentes, lo que facilita su integración en los flujos de trabajo de fabricación actuales sin la necesidad de realizar modificaciones significativas en las líneas de proceso.
Resumen: La aplicación del crecimiento epitaxial en los procesos de silicio CMOS tiene como objetivo principal mejorar la calidad del cristal de oblea, optimizar el rendimiento eléctrico del dispositivo, admitir nodos de proceso avanzados y satisfacer las demandas de la fabricación de circuitos integrados de alto rendimiento y alta densidad. La tecnología de crecimiento epitaxial permite un control preciso del dopaje y la estructura del material, mejorando el rendimiento general y la confiabilidad de los dispositivos.
Hora de publicación: 16 de octubre de 2024