Apa itu proses epitaksi semikonduktor?

Sangat ideal untuk membangun sirkuit terpadu atau perangkat semikonduktor pada lapisan dasar kristal yang sempurna. ItuepitaksiProses (epi) dalam pembuatan semikonduktor bertujuan untuk mendepositkan lapisan kristal tunggal yang halus, biasanya sekitar 0,5 hingga 20 mikron, pada substrat kristal tunggal. Proses epitaksi merupakan langkah penting dalam pembuatan perangkat semikonduktor, khususnya dalam pembuatan wafer silikon.

Proses epitaksi (epi) dalam pembuatan semikonduktor

Ikhtisar Epitaksi dalam Manufaktur Semikonduktor

Apa itu Proses epitaksi (epi) dalam pembuatan semikonduktor memungkinkan pertumbuhan lapisan kristal tipis dengan orientasi tertentu di atas substrat kristal.

Tujuan Dalam pembuatan semikonduktor, tujuan proses epitaksi adalah membuat elektron diangkut lebih efisien melalui perangkat. Dalam konstruksi perangkat semikonduktor, lapisan epitaksi disertakan untuk menyempurnakan dan membuat strukturnya seragam.

Proses ItuepitaksiProses ini memungkinkan pertumbuhan lapisan epitaksi dengan kemurnian lebih tinggi pada substrat dari bahan yang sama. Dalam beberapa bahan semikonduktor, seperti transistor bipolar heterojungsi (HBTs) atau transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET), proses epitaksi digunakan untuk menumbuhkan lapisan bahan yang berbeda dari substrat. Ini adalah proses epitaksi yang memungkinkan untuk menumbuhkan lapisan doping dengan kepadatan rendah pada lapisan material yang didoping tinggi.

Ikhtisar proses epitaksi dalam manufaktur semikonduktor

Apa itu Proses epitaksi (epi) dalam pembuatan semikonduktor memungkinkan pertumbuhan lapisan kristal tipis dengan orientasi tertentu di atas substrat kristal.

Tujuan dalam pembuatan semikonduktor, tujuan dari proses epitaksi adalah membuat elektron yang diangkut melalui perangkat menjadi lebih efisien. Dalam konstruksi perangkat semikonduktor, lapisan epitaksi disertakan untuk menyempurnakan dan membuat strukturnya seragam.

Proses epitaksi memungkinkan pertumbuhan lapisan epitaksi dengan kemurnian lebih tinggi pada substrat bahan yang sama. Dalam beberapa bahan semikonduktor, seperti transistor bipolar heterojungsi (HBTs) atau transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET), proses epitaksi digunakan untuk menumbuhkan lapisan bahan yang berbeda dari substrat. Ini adalah proses epitaksi yang memungkinkan untuk menumbuhkan lapisan doping dengan kepadatan rendah pada lapisan material yang didoping tinggi.

Jenis Proses Epitaksi dalam Manufaktur Semikonduktor

Dalam proses epitaksi, arah pertumbuhan ditentukan oleh kristal substrat yang mendasarinya. Tergantung pada pengulangan pengendapan, mungkin terdapat satu atau lebih lapisan epitaksial. Proses epitaksi dapat digunakan untuk membentuk lapisan tipis bahan yang komposisi dan struktur kimianya sama atau berbeda dari substrat di bawahnya.

Dua jenis proses Epi

KarakteristikHomoepitaxy Heteroepitaksi

Lapisan pertumbuhan Lapisan pertumbuhan epitaksi adalah bahan yang sama dengan lapisan substrat Lapisan pertumbuhan epitaksi adalah bahan yang berbeda dari lapisan substrat

Struktur kristal dan kisi Struktur kristal dan konstanta kisi substrat dan lapisan epitaksi sama Struktur kristal dan konstanta kisi substrat dan lapisan epitaksi berbeda

Contoh Pertumbuhan epitaksi silikon dengan kemurnian tinggi pada substrat silikon Pertumbuhan epitaksi galium arsenida pada substrat silikon

Aplikasi Struktur perangkat semikonduktor memerlukan lapisan dengan tingkat doping berbeda atau film murni pada substrat yang kurang murni Struktur perangkat semikonduktor memerlukan lapisan bahan berbeda atau membuat film kristal dari bahan yang tidak dapat diperoleh sebagai kristal tunggal

Dua Jenis Proses Epi

Ciri-ciri Homoepitaxy Heteroepitaksi

Lapisan Pertumbuhan Lapisan pertumbuhan epitaksi merupakan bahan yang sama dengan lapisan substrat Lapisan pertumbuhan epitaksi merupakan bahan yang berbeda dengan lapisan substrat

Struktur Kristal dan Kisi Struktur kristal dan konstanta kisi substrat dan lapisan epitaksi sama Struktur kristal dan konstanta kisi substrat dan lapisan epitaksi berbeda

Contoh Pertumbuhan epitaksi silikon dengan kemurnian tinggi pada substrat silikon Pertumbuhan epitaksi galium arsenida pada substrat silikon

Aplikasi Struktur perangkat semikonduktor yang memerlukan lapisan dengan tingkat doping berbeda atau film murni pada substrat yang kurang murni Struktur perangkat semikonduktor yang memerlukan lapisan bahan berbeda atau membuat film kristal dari bahan yang tidak dapat diperoleh sebagai kristal tunggal

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Epitaxial dalam Manufaktur Semikonduktor

Deskripsi Faktor

Suhu Mempengaruhi laju epitaksi dan kepadatan lapisan epitaksi. Suhu yang diperlukan untuk proses epitaksi lebih tinggi dari suhu ruangan dan nilainya tergantung pada jenis epitaksi.

Tekanan Mempengaruhi laju epitaksi dan kepadatan lapisan epitaksi.

Cacat Cacat pada epitaksi menyebabkan wafer rusak. Kondisi fisik yang diperlukan untuk proses epitaksi harus dipertahankan agar pertumbuhan lapisan epitaksi bebas cacat.

Posisi yang Diinginkan Proses epitaksi harus tumbuh pada posisi kristal yang benar. Area dimana pertumbuhan tidak diinginkan selama proses harus dilapisi dengan benar untuk mencegah pertumbuhan.

Self-doping Karena proses epitaksi dilakukan pada suhu tinggi, atom dopan mungkin dapat menyebabkan perubahan pada material.

Deskripsi Faktor

Suhu Mempengaruhi laju epitaksi dan kepadatan lapisan epitaksi. Suhu yang dibutuhkan untuk proses epitaksi lebih tinggi dari suhu ruangan, dan nilainya tergantung pada jenis epitaksi.

Tekanan mempengaruhi laju epitaksi dan kepadatan lapisan epitaksi.

Cacat Cacat pada epitaksi menyebabkan wafer rusak. Kondisi fisik yang diperlukan untuk proses epitaksi harus dipertahankan agar pertumbuhan lapisan epitaksi bebas cacat.

Lokasi yang diinginkan Proses epitaksi harus tumbuh di lokasi kristal yang tepat. Area dimana pertumbuhan tidak diinginkan selama proses ini harus dilapisi dengan benar untuk mencegah pertumbuhan.

Self-doping Karena proses epitaksi dilakukan pada suhu tinggi, atom dopan mungkin dapat menyebabkan perubahan pada material.

Kepadatan dan kecepatan epitaksi

Kepadatan pertumbuhan epitaksi adalah jumlah atom per satuan volume material pada lapisan pertumbuhan epitaksi. Faktor-faktor seperti suhu, tekanan, dan jenis substrat semikonduktor mempengaruhi pertumbuhan epitaksi. Umumnya kepadatan lapisan epitaksial bervariasi tergantung faktor-faktor di atas. Kecepatan pertumbuhan lapisan epitaksi disebut laju epitaksi.

Jika epitaksi ditanam pada lokasi dan orientasi yang tepat maka laju pertumbuhannya akan tinggi dan sebaliknya. Mirip dengan kepadatan lapisan epitaksi, laju epitaksi juga bergantung pada faktor fisik seperti suhu, tekanan, dan jenis bahan substrat.

Laju epitaksi meningkat pada suhu tinggi dan tekanan rendah. Laju epitaksi juga bergantung pada orientasi struktur substrat, konsentrasi reaktan, dan teknik pertumbuhan yang digunakan.

Metode Proses Epitaksi

Ada beberapa metode epitaksi:epitaksi fase cair （LPE）, epitaksi fase uap hibrid, epitaksi fase padat,pengendapan lapisan atom, pengendapan uap kimia, epitaksi berkas molekul, dll. Mari kita bandingkan dua proses epitaksi: CVD dan MBE.

Deposisi uap kimia (CVD) Epitaksi berkas molekul (MBE)

Proses kimia Proses fisik

Melibatkan reaksi kimia yang terjadi ketika prekursor gas bertemu dengan substrat yang dipanaskan dalam ruang pertumbuhan atau reaktor. Bahan yang akan diendapkan dipanaskan dalam kondisi vakum

Kontrol yang tepat pada proses pertumbuhan film Kontrol yang tepat terhadap ketebalan dan komposisi lapisan yang tumbuh

Untuk aplikasi yang memerlukan lapisan epitaksi berkualitas tinggi Untuk aplikasi yang memerlukan lapisan epitaksi yang sangat halus

Metode yang paling umum digunakan Metode yang lebih mahal

Proses kimia Proses fisik

Melibatkan reaksi kimia yang terjadi ketika prekursor gas bertemu dengan substrat yang dipanaskan dalam ruang pertumbuhan atau reaktor. Bahan yang akan diendapkan dipanaskan dalam kondisi vakum

Kontrol yang tepat terhadap proses pertumbuhan film tipis Kontrol yang tepat terhadap ketebalan dan komposisi lapisan yang ditumbuhkan

Digunakan dalam aplikasi yang memerlukan lapisan epitaksi berkualitas tinggi. Digunakan dalam aplikasi yang memerlukan lapisan epitaksi yang sangat halus

Metode yang paling umum digunakan Metode yang lebih mahal

Proses epitaksi sangat penting dalam pembuatan semikonduktor; itu mengoptimalkan kinerja

perangkat semikonduktor dan sirkuit terpadu. Ini adalah salah satu proses utama dalam pembuatan perangkat semikonduktor yang mempengaruhi kualitas perangkat, karakteristik, dan kinerja listrik.