Warum müssen wir die Silikon-Wafer-Substrate untersuchen?

In der Halbleiterindustrie, insbesondere in der Halbleiterindustrie der dritten Generation, ist die Unterscheidung zwischen Substrat und Epitaxialschicht von entscheidender Bedeutung.

Was ist die Bedeutung der Epitaxialschicht? Was ist der Unterschied zwischen ihr und dem Substrat?

Zunächst ist das Substrat eine Wafer aus einem Halbleiter-Einkristallmaterial, die als direkter Eingang in den Waferherstellungsprozess zur Herstellung von Halbleitergeräten verwendet werden kann.oder es kann durch den epitaxialen Prozess zur Herstellung von epitaxialen Wafern verarbeitet werdenDas Substrat ist das Fundament der Wafer, befindet sich an der unteren Schicht und trägt die gesamte Wafer.und nach der VerpackungDas Substrat ist die Basis an der Unterseite des Chips, und die komplexe Struktur des Chips ist auf dieser Basis aufgebaut.

Zweitens bezieht sich die Epitaxie auf das Wachstum einer neuen Einkristallschicht auf einem fein verarbeiteten Einkristallsubstrat.Dieser neue Einzelkristall kann das gleiche wie das Substratmaterial oder ein anderes Material seinDa die neue Einzelkristallschicht entsprechend der Kristallphase des Substrats wächst, wird sie als Epitaxialschicht bezeichnet.Die Dicke beträgt gewöhnlich mehrere MikrometerWenn man Silizium als Beispiel nimmt, ist die Bedeutung des Silizium-Epitaxialwachstums, eine einzelne Kristallschicht mit einer guten Kristallstruktur mit der gleichen Kristallorientierung, unterschiedlicher Widerstandsfähigkeit,mit einer Dicke von mehr als 0,01 mm,.

Das Substrat nach dem epitaxialen Wachstum wird als epitaxialer Wafer bezeichnet und seine Struktur kann als epitaxielle Schicht plus Substrat ausgedrückt werden.Der Herstellungsprozess des Geräts erfolgt auf der Epitaxialschicht.

Die Epitaxie wird in Homoepitaxial und Heteroepitaxial unterteilt.Die Bedeutung von homoepitaxial ist die Verbesserung der Stabilität und Zuverlässigkeit des Produkts.Obwohl die homoepitaxiale Schicht aus demselben Material wie das Substrat besteht, können die Materialreinheit und Einheitlichkeit der Waferoberfläche durch epitaxiale Behandlung verbessert werden.Verglichen mit der polierten Wafer mit mechanischer Polierung, hat die mit epitaxialer Behandlung behandelte Substratoberfläche eine höhere Flachheit, eine höhere Sauberkeit, weniger Mikrofehler und weniger Oberflächenverunreinigungen, so dass die Widerstandsfähigkeit gleichmäßiger ist,und es ist einfacher, Defekte wie Oberflächenpartikel zu kontrollieren, Stapelfehler und Verrutschungen.

Epitaxy verbessert nicht nur die Leistung des Produkts, sondern sorgt auch für die Stabilität und Zuverlässigkeit des Produkts.Das epitaxiale Wachstum auf dem Wafer-Substrat ist ein entscheidender Prozessschritt.

1. Verbesserung der Kristallqualität: Die Defekte und Verunreinigungen des Anfangssubstrats können durch das Wachstum der Epitaxialschicht verbessert werden.Das Wafer-Substrat kann während des Herstellungsprozesses bestimmte Defekte und Verunreinigungen hervorrufen.Das Wachstum der epitaxialen Schicht kann eine hochwertige, defektefreie und unreinstoffkonzentrierte Einzelkristallsilikonschicht auf dem Substrat erzeugen.die für die spätere Herstellung von Geräten entscheidend ist.

2Einheitliche Kristallstruktur: Das epitaxiale Wachstum kann die Einheitlichkeit der Kristallstruktur gewährleisten und den Einfluß von Korngrenzen und Defekten im Substratmaterial verringern.Damit wird die Kristallqualität des gesamten Wafers verbessert.

3- Verbesserung der elektrischen Leistung und Optimierung der Gerätecharakteristiken: Durch Anbau einer epitaxialen Schicht auf dem Substrat,Die Dopingkonzentration und die Art des Siliziums können genau gesteuert werden, um die elektrische Leistung des Geräts zu optimieren.So kann beispielsweise durch das Doping der Epitaxialschicht die Schwellenspannung und andere elektrische Parameter des MOSFETs genau eingestellt werden.

4Verringerung des Leckstroms: Hochwertige epitaxiale Schichten haben eine geringere Defektdichte, was dazu beiträgt, den Leckstrom im Gerät zu reduzieren und so die Leistung und Zuverlässigkeit des Geräts zu verbessern.

5. Unterstützung von erweiterten Prozessknoten und Reduzierung der Feature-Größe: Bei kleineren Prozessknoten (z. B. 7nm und 5nm) schrumpft die Feature-Größe des Geräts weiter,die verfeinertere und hochwertigere Materialien erfordernDie Epitaxial-Wachstumstechnologie kann diesen Anforderungen gerecht werden und die Herstellung von Hochleistungs- und Hochdichte-Integrierten Schaltungen unterstützen.

6. Verbessern Sie die Abbruchspannung: Die epitaxiale Schicht kann so konstruiert werden, dass sie eine höhere Abbruchspannung aufweist, die für die Herstellung von Hochleistungs- und Hochspannungsgeräten entscheidend ist.in Kraftgeräten, kann die Epitaxialschicht die Abbruchspannung des Geräts erhöhen und den sicheren Betriebsbereich erhöhen.

7Prozesskompatibilität und mehrschichtige Struktur: Die Epitaxial-Wachstumstechnologie ermöglicht das Wachstum von mehrschichtigen Strukturen auf dem Substrat.und verschiedene Schichten können unterschiedliche Dopingkonzentrationen und -arten aufweisenDies ist sehr hilfreich, um komplexe CMOS-Geräte herzustellen und eine dreidimensionale Integration zu erreichen.

8- Kompatibilität: The epitaxial growth process is highly compatible with existing CMOS manufacturing processes and can be easily integrated into existing manufacturing processes without significantly modifying the process lines.