Menumbuhkan lapisan tambahan atom silikon pada substrat wafer silikon memiliki beberapa keunggulan:
Dalam proses silikon CMOS, pertumbuhan epitaksial (EPI) pada substrat wafer merupakan langkah proses yang sangat penting.
1. Meningkatkan kualitas kristal
Cacat dan pengotor substrat awal: Selama proses manufaktur, substrat wafer mungkin memiliki cacat dan pengotor tertentu. Pertumbuhan lapisan epitaksial dapat menghasilkan lapisan silikon monokristalin berkualitas tinggi dengan konsentrasi cacat dan pengotor yang rendah pada substrat, yang sangat penting untuk fabrikasi perangkat selanjutnya.
Struktur kristal seragam: Pertumbuhan epitaksial memastikan struktur kristal yang lebih seragam, mengurangi dampak batas butir dan cacat pada material substrat, sehingga meningkatkan kualitas kristal keseluruhan wafer.
2. Meningkatkan kinerja listrik.
Mengoptimalkan karakteristik perangkat: Dengan menumbuhkan lapisan epitaksial pada substrat, konsentrasi doping dan jenis silikon dapat dikontrol secara tepat, sehingga mengoptimalkan kinerja listrik perangkat. Misalnya, doping lapisan epitaksial dapat disesuaikan secara halus untuk mengontrol tegangan ambang MOSFET dan parameter listrik lainnya.
Mengurangi arus bocor: Lapisan epitaksial berkualitas tinggi memiliki kepadatan cacat yang lebih rendah, yang membantu mengurangi arus bocor pada perangkat, sehingga meningkatkan kinerja dan keandalan perangkat.
3. Meningkatkan kinerja kelistrikan.
Mengurangi Ukuran Fitur: Pada node proses yang lebih kecil (seperti 7nm, 5nm), ukuran fitur perangkat terus menyusut, sehingga membutuhkan material yang lebih halus dan berkualitas tinggi. Teknologi pertumbuhan epitaksial dapat memenuhi tuntutan ini, mendukung pembuatan sirkuit terpadu berkinerja tinggi dan berdensitas tinggi.
Meningkatkan Tegangan Tembus: Lapisan epitaksial dapat dirancang dengan tegangan tembus yang lebih tinggi, yang sangat penting untuk pembuatan perangkat daya tinggi dan tegangan tinggi. Misalnya, pada perangkat daya, lapisan epitaksial dapat meningkatkan tegangan tembus perangkat, sehingga meningkatkan rentang operasi yang aman.
4. Kompatibilitas Proses dan Struktur Multilapis
Struktur Multilapis: Teknologi pertumbuhan epitaksial memungkinkan pertumbuhan struktur multilapis pada substrat, dengan lapisan yang berbeda memiliki konsentrasi dan jenis doping yang bervariasi. Hal ini sangat bermanfaat untuk pembuatan perangkat CMOS yang kompleks dan memungkinkan integrasi tiga dimensi.
Kompatibilitas: Proses pertumbuhan epitaksial sangat kompatibel dengan proses manufaktur CMOS yang ada, sehingga mudah diintegrasikan ke dalam alur kerja manufaktur saat ini tanpa perlu modifikasi signifikan pada jalur proses.
Ringkasan: Penerapan pertumbuhan epitaksial dalam proses silikon CMOS terutama bertujuan untuk meningkatkan kualitas kristal wafer, mengoptimalkan kinerja listrik perangkat, mendukung node proses canggih, dan memenuhi tuntutan manufaktur sirkuit terpadu berkinerja tinggi dan berdensitas tinggi. Teknologi pertumbuhan epitaksial memungkinkan kontrol yang tepat terhadap doping dan struktur material, sehingga meningkatkan kinerja dan keandalan perangkat secara keseluruhan.
Waktu posting: 16 Oktober 2024