La croissance d'une couche supplémentaire d'atomes de silicium sur un substrat de plaquette de silicium présente plusieurs avantages :
Dans les procédés de fabrication de silicium CMOS, la croissance épitaxiale (EPI) sur le substrat de la plaquette est une étape critique du processus.
1、Améliorer la qualité des cristaux
Défauts et impuretés initiaux du substrat : Lors de la fabrication, le substrat de la plaquette peut présenter certains défauts et impuretés. La croissance de la couche épitaxiale permet de produire une couche de silicium monocristallin de haute qualité présentant de faibles concentrations de défauts et d'impuretés sur le substrat, ce qui est crucial pour la fabrication ultérieure du dispositif.
Structure cristalline uniforme : la croissance épitaxiale assure une structure cristalline plus uniforme, réduisant l'impact des limites de grains et des défauts dans le matériau du substrat, améliorant ainsi la qualité cristalline globale de la plaquette.
2、améliorer les performances électriques.
Optimisation des caractéristiques du dispositif : la croissance d'une couche épitaxiale sur le substrat permet de contrôler précisément la concentration de dopage et le type de silicium, optimisant ainsi les performances électriques du dispositif. Par exemple, le dopage de la couche épitaxiale peut être ajusté finement pour contrôler la tension de seuil des MOSFET et d'autres paramètres électriques.
Réduction du courant de fuite : une couche épitaxiale de haute qualité présente une densité de défauts plus faible, ce qui contribue à réduire le courant de fuite dans les appareils, améliorant ainsi les performances et la fiabilité des appareils.
3、améliorer les performances électriques.
Réduction de la taille des caractéristiques : Dans les nœuds de processus plus petits (tels que 7 nm et 5 nm), la taille des caractéristiques des composants continue de diminuer, ce qui nécessite des matériaux plus raffinés et de meilleure qualité. La technologie de croissance épitaxiale peut répondre à ces exigences et soutenir la fabrication de circuits intégrés hautes performances et haute densité.
Amélioration de la tension de claquage : Les couches épitaxiales peuvent être conçues avec des tensions de claquage plus élevées, ce qui est essentiel pour la fabrication de dispositifs haute puissance et haute tension. Par exemple, dans les dispositifs de puissance, les couches épitaxiales peuvent améliorer la tension de claquage du dispositif, augmentant ainsi sa plage de fonctionnement sûre.
4、Compatibilité des procédés et structures multicouches
Structures multicouches : La technologie de croissance épitaxiale permet la croissance de structures multicouches sur des substrats, avec des couches présentant des concentrations et des types de dopage variés. Cette technologie est particulièrement avantageuse pour la fabrication de dispositifs CMOS complexes et permet une intégration tridimensionnelle.
Compatibilité : Le processus de croissance épitaxiale est hautement compatible avec les processus de fabrication CMOS existants, ce qui facilite son intégration dans les flux de fabrication actuels sans nécessiter de modifications importantes des lignes de processus.
Résumé : L'application de la croissance épitaxiale aux procédés de fabrication de silicium CMOS vise principalement à améliorer la qualité des cristaux des plaquettes, à optimiser les performances électriques des dispositifs, à prendre en charge les nœuds de processus avancés et à répondre aux exigences de la fabrication de circuits intégrés hautes performances et haute densité. La technologie de croissance épitaxiale permet un contrôle précis du dopage et de la structure des matériaux, améliorant ainsi les performances et la fiabilité globales des dispositifs.
Date de publication : 16 octobre 2024