إن تنمية طبقة إضافية من ذرات السيليكون على ركيزة رقاقة السيليكون لها العديد من المزايا:
في عمليات السيليكون CMOS، يعد النمو الطبقي (EPI) على ركيزة الرقاقة خطوة مهمة في العملية.
1. تحسين جودة الكريستال
عيوب وشوائب الركيزة الأولية: أثناء عملية التصنيع، قد تحتوي ركيزة الرقاقة على بعض العيوب والشوائب. يمكن أن يُنتج نمو الطبقة الفوقية طبقة سيليكون أحادية البلورة عالية الجودة بتركيزات منخفضة من العيوب والشوائب على الركيزة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصنيع الأجهزة لاحقًا.
بنية بلورية موحدة: يضمن النمو الطبقي بنية بلورية أكثر تجانسًا، مما يقلل من تأثير حدود الحبوب والعيوب في مادة الركيزة، وبالتالي تحسين جودة البلورة الشاملة للرقاقة.
2. تحسين الأداء الكهربائي.
تحسين خصائص الجهاز: من خلال بناء طبقة فوقية على الركيزة، يمكن التحكم بدقة في تركيز التشويب ونوع السيليكون، مما يُحسّن الأداء الكهربائي للجهاز. على سبيل المثال، يمكن ضبط تشويب الطبقة فوقية بدقة للتحكم في جهد العتبة لترانزستورات MOSFET وغيرها من المعلمات الكهربائية.
تقليل تيار التسرب: تتميز الطبقة الطلائية عالية الجودة بكثافة عيب أقل، مما يساعد على تقليل تيار التسرب في الأجهزة، وبالتالي تحسين أداء الجهاز وموثوقيته.
3. تحسين الأداء الكهربائي.
تقليل حجم الميزات: في عُقد العمليات الأصغر (مثل 7 نانومتر و5 نانومتر)، يستمر حجم ميزات الأجهزة في التقلص، مما يتطلب مواد أكثر دقة وجودة. تُلبي تقنية النمو الفوقي هذه المتطلبات، مما يدعم تصنيع الدوائر المتكاملة عالية الأداء والكثافة.
تحسين جهد الانهيار: يمكن تصميم الطبقات الفوقية بجهد انهيار أعلى، وهو أمر بالغ الأهمية لتصنيع الأجهزة عالية الطاقة والجهد. على سبيل المثال، في أجهزة الطاقة، يمكن للطبقات الفوقية تحسين جهد انهيار الجهاز، مما يزيد من نطاق التشغيل الآمن.
4. توافق العمليات والهياكل متعددة الطبقات
الهياكل متعددة الطبقات: تتيح تقنية النمو الفوقي نمو هياكل متعددة الطبقات على ركائز، حيث تختلف الطبقات في تركيزات وأنواع المنشطات. وهذا مفيد للغاية في تصنيع أجهزة CMOS المعقدة، ويمكّن من التكامل ثلاثي الأبعاد.
التوافق: تتميز عملية النمو الطبقي بتوافقها العالي مع عمليات تصنيع CMOS الحالية، مما يجعل من السهل دمجها في سير عمل التصنيع الحالية دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة على خطوط العملية.
ملخص: يهدف تطبيق النمو الفوقي في عمليات سيليكون CMOS بشكل أساسي إلى تحسين جودة بلورات الرقاقة، وتحسين الأداء الكهربائي للأجهزة، ودعم عقد العمليات المتقدمة، وتلبية متطلبات تصنيع الدوائر المتكاملة عالية الأداء والكثافة. تتيح تقنية النمو الفوقي التحكم الدقيق في تشويب المواد وبنيتها، مما يُحسّن الأداء العام وموثوقية الأجهزة.
وقت النشر: ١٦ أكتوبر ٢٠٢٤