Обзор эпитаксиальных вафель: свойства, применения и процесс производства
Эпитаксиальные вафли (EPI) состоят из полупроводниковой пленки, выращенной на подложке, которая состоит из трех компонентов: P-типа, квантовой ямы и N-типа. В настоящее время наиболее распространенным эпитаксиальным материалом является нитрид галлия (GaN), используемый вместе с сапфировой подложкой в трех формах кремния и карбонизации и пяти квантовых ямах. Производство этих вафель, как правило, производится методом металлоорганического парофазного эпитаксиального роста (MOCVD), процесс, который требует больших капиталовложений, а также высоких технологических мощностей и является центральным элементом индустрии светодиодов.
В настоящее время эпитаксиальные слои различной сложности могут быть созданы на кремниевых подложках, включая обычные эпитаксиальные слои, многослойные эпитаксиальные структуры, эпитаксиальные слои с ультравыскими сопротивлениями и ультратолстые эпитаксиальные слои. Сопротивление эпитаксиального слоя может достигать более тысячи Ом, с различными типами проводимости, такими как P/P++, N/N++, N/N+, N/N+/N++, N/P/P и P/N/N+.
Кремниевые эпитаксиальные вафли служат ключевым компонентом в производстве многих полупроводниковых устройств, используемых в различных отраслях, включая потребительскую, промышленную, военную и космическую электронику.
| Диаметр | 4″ | 5″ | 6″ | 8″ | |
| Эпитаксиальный слой | Легирование | Бор, Фосфор, Арсен | |||
| Ориентация кристаллов | <100>, <111> | ||||
| Тип проводимости | P/P++, N/N++, N/N+, N/N+/N++, N/P/P, P/N/N+ | ||||
| Сопротивление | 0.001-50 Ом-см | ||||
| Однородность сопротивления | Стандарт<6%, Максимальные возможности <2% | ||||
| Толщина эпитаксиального слоя (um) | 0.1-100 | ||||
| однородность толщины | Стандарт<3%, Максимальные возможности <1% | ||||
| Подложка | Ориентация кристаллов | <100>, <111> | |||
| Тип проводимости/легирующие элементы | P тип/ Бор, N тип/Фос, N тип/Ас, N тип/Сурьма | ||||
| Толщина (um) | 300-725 | ||||
| Сопротивление | 0.001-100 Ом-см | ||||
| состояние поверхности | P/P, P/E | ||||
| Зернистость | <30@0.5um | ||||
Некоторые из самых важных микроэлектроники используют разнообразные технологии производства, проверенные на практике и стандарты эпитаксиального процесса кремния:
Диод
• Шоттки диод
• Ультрашвидкие диоды
• Зенеровский диод
• PIN диод
• Устройство защиты от перенапряжения (TVS)
• и другие
Транзистор
• Мощный IGBT
• Мощный DMO
• MOSFET
• Средней мощности
• Малосигнальный
• и другие
Интегральная схема/Биполярная интегральная схема
• EEPROM
• Усовершенствованный усилитель
• Микропроцессор
• Микроконтроллер
• RFID (радиочастотная идентификация)
• и другие
Услуги по эпитаксиальному осаждению кремния от Silicon Peak: Решение для производителей интегральных схем
Silicon Peak предлагает производителям интегральных схем услуги по эпитаксиальному осаждению кремния с применением погруженной ионной имплантации или диффузионных слоев на подложке.
Процессы эпитаксии можно разделить на две категории в зависимости от того, как проводится рост: сплошная эпитаксия и селективная эпитаксия (SEG). Газовые источники, содержащие кремний, наиболее распространены в этих процессах, такие как силан (SiH4), дихлорсилан (SiH2Cl2) и трихлорсилан (SiHCl3). Кроме того, специальные эпитаксиальные процессы могут включать использование германе (GeH4) и метилсилана (SiH3CH3). Кроме того, газ для травления хлористый водород (HCl) иногда требуется в процессе селективной эпитаксии, тогда как водород (H2) обычно используется в качестве вспомогательного газа в реакции.
Реализация селективности эпитаксии достигается, как правило, за счет регулирования относительных скоростей ин-ситу травления и эпитаксиального осаждения газа DCS, который содержит атомы хлора (Cl), реагирующие на поверхности кремния. SiH4, с его низкой энергией активации и отсутствием атомов Cl, используется для эпитаксиального роста при низкой температуре, тогда как TCS, жидкий при комнатной температуре и с низким паром газом, доставляется с помощью пузырьков H2 и сравнительно низкой стоимости. Его высокая скорость роста (до 5 мкм/мин) используется для формирования толстого эпитаксиального слоя кремния, который широко применяется во многих приложениях. Кроме того, постоянная решетки элемента группы IV Ge (5.646A), будучи ближайшей к Si (5.431A), облегчает лёгкую интеграцию процессов SiGe и Si. В результате получается слой монокристаллического SiGe, состоящий из Ge, включенного в монокристаллический Si, что расширяет ширину запрещенной зоны и увеличивает частоту среза характеристик транзистора (fT). Его применение в устройствах беспроводной и оптической связи, а также введение решеточного напряжения из-за определенной несоответствия 4% приводит к увеличению подвижности электронов и дырок, повышая ток насыщения и скорость реакции устройства, тем самым делая его популярным объектом исследования в процессах интегральных схем полупроводников в различных странах.
Чистый кремний имеет плохую электрическую проводимость, его сопротивление обычно превышает 200 Ом-см; поэтому необходимо вводить газовые примеси (легирующие вещества) на этапе эпитаксиального роста, чтобы достичь необходимых электрических свойств устройства. Эти газовые примеси можно классифицировать как N-типа и P-типа; распространенными газами N-типа являются фосфин (PH3) и арсин (AsH3), в то время как P-типа главным образом является бор (B2H6).
