La croissance d’une couche supplémentaire d’atomes de silicium sur un substrat de plaquette de silicium présente plusieurs avantages :
Dans les procédés CMOS silicium, la croissance épitaxiale (EPI) sur le substrat de la tranche est une étape critique du processus.
1. Améliorer la qualité des cristaux
Défauts et impuretés initiaux du substrat : Au cours du processus de fabrication, le substrat de la plaquette peut présenter certains défauts et impuretés. La croissance de la couche épitaxiale peut produire une couche de silicium monocristallin de haute qualité avec 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 joints de grains et des défauts dans le matériau du substrat, améliorant ainsi la qualité cristalline globale de la tranche.
2, améliorer les performances électriques.
Optimisation des caractéristiques du dispositif : en faisant croître une couche épitaxiale sur le substrat, la concentration de dopage et le type de silicium peuvent être contrôlés avec précision, optimisant ainsi les performances électriques du dispositif. Par exemple, le dopage de la couche épitaxiale peut être ajusté avec précision 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 fonctionnalités : dans les nœuds de processus plus petits (tels que 7 nm, 5 nm), la taille des fonctionnalités des appareils continue de diminuer, nécessitant des matériaux plus raffinés et de haute qualité. La technologie de croissance épitaxiale peut répondre à ces demandes, en prenant en charge 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 électriques, les couches épitaxiales peuvent améliorer la tension de claquage du dispositif, augmentant ainsi la plage de fonctionnement sûre.
4、Compatibilité des processus et structures multicouches
Structures multicouches : la technologie de croissance épitaxiale permet la croissance de structures multicouches sur des substrats, avec différentes couches ayant des concentrations et des types de dopage variables. Ceci est très bénéfique 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 significatives des lignes de processus.
Résumé : L'application de la croissance épitaxiale dans les processus de silicium CMOS vise principalement à améliorer la qualité des cristaux de tranche, à optimiser les performances électriques des dispositifs, à prendre en charge les nœuds de processus avancés et à répondre aux exigences de 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 globales et la fiabilité des dispositifs.
Heure de publication : 16 octobre 2024