O crescimento de uma camada adicional de átomos de silício em um substrato de wafer de silício apresenta diversas vantagens:
Nos processos de silício CMOS, o crescimento epitaxial (EPI) no substrato do wafer é uma etapa crítica do processo.
1. Melhorar a qualidade do cristal
Defeitos e impurezas iniciais do substrato: Durante o processo de fabricação, o substrato do wafer pode apresentar certos defeitos e impurezas. O crescimento da camada epitaxial pode produzir uma camada de silício monocristalino de alta qualidade com baixas concentrações de defeitos e impurezas no substrato, o que é crucial para a fabricação subsequente do dispositivo.
Estrutura cristalina uniforme: O crescimento epitaxial garante uma estrutura cristalina mais uniforme, reduzindo o impacto dos contornos de grão e defeitos no material do substrato, melhorando assim a qualidade cristalina geral do wafer.
2. Melhorar o desempenho elétrico.
Otimização das características do dispositivo: Ao cultivar uma camada epitaxial sobre o substrato, a concentração de dopagem e o tipo de silício podem ser controlados com precisão, otimizando o desempenho elétrico do dispositivo. Por exemplo, a dopagem da camada epitaxial pode ser ajustada com exatidão para controlar a tensão de limiar dos MOSFETs e outros parâmetros elétricos.
Redução da corrente de fuga: Uma camada epitaxial de alta qualidade apresenta menor densidade de defeitos, o que contribui para a redução da corrente de fuga nos dispositivos, melhorando assim o desempenho e a confiabilidade dos mesmos.
3. Melhorar o desempenho elétrico.
Redução do tamanho dos componentes: Em nós de processo menores (como 7 nm e 5 nm), o tamanho dos componentes continua a diminuir, exigindo materiais mais refinados e de alta qualidade. A tecnologia de crescimento epitaxial pode atender a essas demandas, viabilizando a fabricação de circuitos integrados de alto desempenho e alta densidade.
Aumento da tensão de ruptura: Camadas epitaxiais podem ser projetadas com tensões de ruptura mais altas, o que é crucial para a fabricação de dispositivos de alta potência e alta tensão. Por exemplo, em dispositivos de potência, as camadas epitaxiais podem melhorar a tensão de ruptura do dispositivo, aumentando a faixa de operação segura.
4. Compatibilidade de Processos e Estruturas Multicamadas
Estruturas multicamadas: A tecnologia de crescimento epitaxial permite o crescimento de estruturas multicamadas em substratos, com diferentes camadas apresentando concentrações e tipos de dopagem variáveis. Isso é altamente benéfico para a fabricação de dispositivos CMOS complexos e possibilita a integração tridimensional.
Compatibilidade: O processo de crescimento epitaxial é altamente compatível com os processos de fabricação CMOS existentes, facilitando a integração aos fluxos de trabalho de fabricação atuais sem a necessidade de modificações significativas nas linhas de processo.
Resumo: A aplicação do crescimento epitaxial em processos de silício CMOS visa principalmente aprimorar a qualidade cristalina do wafer, otimizar o desempenho elétrico do dispositivo, suportar nós de processo avançados e atender às demandas de fabricação de circuitos integrados de alta densidade e alto desempenho. A tecnologia de crescimento epitaxial permite o controle preciso da dopagem e da estrutura do material, melhorando o desempenho geral e a confiabilidade dos dispositivos.
Data da publicação: 16 de outubro de 2024