פרוסות אפיטקסיאליות סיליקון
פרוסות אפיטקסיאליות סיליקון עם שכבות CVD 0.5-200 מיקרומטר. עבור חיישני CMOS, MOSFET, IGBT. אחידות ±1-3%.
מהן פרוסות סיליקון אפיטקסיאליות?
פרוסות סיליקון אפיטקסיאליות (epi) הן מצעים מהונדסים שבהם שכבה חד-גבישית של סיליקון — שכבת האפי — גדלה בשיטת שקיעה כימית מאדים (CVD) על גבי פרוסת מצע סיליקון מלוטשת. המאפיין המכריע של הומואפיטקסיה הוא שהסרטה השקועה משכפלת את המבנה הגבישי של המצע שמתחתיה, ומאפשרת התאמה ברמה האטומית לאורך הממשק. בשונה מפרוסות מאסיביות שבהן ההתנגדות הסגולית והאילוח אחידים לכל העובי, פרוסות אפיטקסיאליות מפרידות בין התכונות החשמליות של אזור ההתקן הפעיל (שכבת האפי) לבין מצע התמיכה המכני, ומאפשרות תכנוני התקנים שאינם אפשריים בסיליקון מאסיבי בלבד.
GINECHIP מספקת פרוסות אפיטקסיאליות עם פרופילי אילוח מותאמים: אחיד (התנגדות סגולית קבועה לאורך עובי האפי), מדורג (מעבר התנגדות בין שני ערכי יעד), רב-שכבתי (תתי-שכבות אפי נפרדות עם אילוח שונה), ומבנים עם שכבה קבורה שבהם נוצר אזור מאולח בכבדות בממשק מצע/אפי לאיסוף זרם אנכי. עוביים מ-0.5μm (דק במיוחד ל-CMOS מתקדם) ועד 200μm (אזורי סחיפה של התקני הספק) מיוצרים בכורי CVD בלחץ אטמוספרי או מופחת, עם אחידות עובי ±1% ואילוח ±3% על פני פרוסות 300mm.
כל אצוות פרוסות אפיטקסיאליות נבחנת באמצעות מיפוי עובי FTIR, מיפוי התנגדות סגולית בבדיקת כספית או ארבע-נקודתית, SRP (פרופיל התנגדות מתפשטת) לפרופיל ריכוז נושאים ברזולוציית עומק, SIMS לאימות מין המאלח, וניתוח עקומת נדנוד XRD לאישור איכות אפיטקסיה חד-גבישית. תעודת CoA מלאה מצורפת לכל משלוח ממתקני שותפים בהסמכת ISO 9001:2015.
ארכיטקטורת חתך של פרוסת אפי
סיליקון חד-גבישי בדרגת התקן, שגדל באפיטקסיית CVD. אילוח מותאם (As/P/B), התנגדות סגולית 0.01–1000 Ω·cm. צפיפות פגמים < 0.5 ערימות/cm² עם התאמת ממשק ברמה האטומית למצע.
מעבר אילוח חד או מדורג בין המצע לשכבת האפי. רוחב המעבר נשלט על ידי מחזורי טיהור הכור וקצבי עליית הטמפרטורה. ניתן לשלב בממשק זה שכבה קבורה אופציונלית (n⁺ או p⁺).
מצע סיליקון חד-גבישי מלוטש המספק תמיכה מכנית, ובהתקנים אנכיים מספק את נתיב הזרם בהתנגדות נמוכה למגע הצד האחורי. אילוח המצע נבחר באופן בלתי תלוי בשכבת האפי.
אפשרויות פרופיל אילוח אפי
פרופיל האילוח לאורך השכבה האפיטקסיאלית הוא פרמטר התכנון העיקרי של פרוסות אפי, וקובע את התכונות החשמליות של ההתקנים המיוצרים עליה. GINECHIP מציעה ארבע תצורות פרופיל אילוח בהתאם לדרישות ההתקן שלכם.
אילוח אחיד
התנגדות סגולית קבועה לכל עובי שכבת האפי
זרימת מאלח קבועה במהלך שקיעת CVD מניבה התנגדות סגולית אחידה. זהו הפרופיל המבוקש ביותר עבור אזורי סחיפה של MOSFET הספק, שכבות ספיגה של חיישני CMOS ושכבות אפי של IC אנלוגי.
אילוח מדורג
מעבר התנגדות סגולית בין שני ערכי יעד
זרימת גז המאלח מוגברת בהדרגה במהלך השקיעה כדי ליצור גרדיאנט התנגדות סגולית מבוקר. משמש בדיודות PIN לפרופיל שדה מיטבי ובטרנזיסטורים דו-קוטביים ליצירת שדות סחיפה מובנים המקצרים את זמן המעבר בבסיס.
רב-שכבתי
שתי תתי-שכבות אפי נפרדות או יותר עם אילוח שונה
שקיעה רציפה עם החלפת גז המאלח בין השכבות מאפשרת פרופילי אילוח אנכיים מורכבים. חיונית ל-MOSFET בצומת-על עם עמודי n/p מתחלפים ול-IGBT עם שכבות עצירת שדה וחוצץ.
שכבה קבורה
אזור מאולח בכבדות בממשק מצע/אפי
שכבת בסיס-משנה קבורה נוצרת על ידי השתלה במינון גבוה או דיפוזיה לתוך המצע לפני האפיטקסיה, ואחריה גידול אפי מעל. השכבה הקבורה בעלת ההתנגדות הנמוכה משמשת כמגע האספן בטרנזיסטורים דו-קוטביים NPN אנכיים לתהליכי BiCMOS ו-RF HBT.
כימיה של תהליך אפיטקסיית CVD
אפיטקסיית סיליקון מבוצעת בשקיעה כימית מאדים, שבה גז מבשר המכיל סיליקון מתפרק תרמית על פני הפרוסה ומשקיע אטומי סיליקון המסתדרים אפיטקסיאלית על סריג המצע. בחירת המבשר קובעת את קצב השקיעה, חלון הטמפרטורה והשפעות כימיית הכלור.
| פרמטר | סילאן (SiH₄) | דיכלורוסילאן (SiH₂Cl₂) | טריכלורוסילאן (SiHCl₃) |
|---|---|---|---|
| טמפרטורת שקיעה | 650–900°C | 1050–1150°C | 1100–1200°C |
| משטר לחץ | אטמוספרי או מופחת (10–100 Torr) | אטמוספרי או מופחת (40–760 Torr) | אטמוספרי (760 Torr) |
| קצב שקיעה | 0.2–2 μm/min (lower T) | 0.5–3 μm/min (בינוני) | 1–5 μm/min (הגבוה ביותר) |
| תוצר לוואי HCl | אין | כן (2 HCl לכל Si ששקע) | כן (3 HCl לכל Si ששקע) |
| רגישות להיסט תבנית | גבוהה (ללא תחריט Cl) | בינונית (תחריט Cl חלקי) | נמוכה (תחריט Cl מפצה) |
| דיכוי אילוח עצמי | מוגבל (ללא לכידת Cl) | טוב (HCl תוקף מאלחי שטח) | מצוין (לכידת Cl גבוהה) |
| השתלבות מאלח | יעילות השתלבות As/P/B גבוהה | בינונית; נשלטת על ידי כימיית Cl | נמוכה יותר; תחרות Cl חזקה |
| מתאים במיוחד ל | אפי סלקטיבי בטמפרטורה נמוכה, שכבות דקות, SiGe | אפי לשימוש כללי, 100–200mm | אפי עבה להתקני הספק, 150–200mm |
יישומים ופלחי שוק
CMOS Image Sensors (CIS)
High-resistivity p/p⁺ epitaxial wafers for backside-illuminated (BSI) CMOS image sensors. Thick, low-defect epi layers provide the photon absorption region with long carrier diffusion lengths and low dark current for high quantum efficiency.
Power MOSFETs & IGBTs
Thick n-type epi layers (10–150μm) on heavily-doped n⁺ substrates form the voltage-blocking drift region in vertical power MOSFETs, IGBTs, and super-junction devices. Epi resistivity directly determines breakdown voltage rating (BV<sub>DSS</sub>).
BiCMOS & RF Bipolar
Buried-layer epitaxy for BiCMOS processes: n⁺ sub-collector buried layer followed by n-type epi for the collector region. Enables high-f<sub>T</sub> SiGe HBTs with f<sub>max</sub> exceeding 300 GHz for mmWave RF front-ends.
Discrete Diodes & Rectifiers
Epitaxial Si wafers for PIN diodes, Schottky rectifiers, Zener diodes, and TVS protection devices. Custom epi resistivity and thickness profiles optimize forward voltage, reverse recovery, and breakdown characteristics.
MEMS on Epi
Epitaxial silicon as the structural layer in MEMS inertial sensors and pressure transducers. Epi-poly deposition on sacrificial oxide enables thick, low-stress polysilicon structural layers for surface micromachined accelerometers and gyroscopes.
Analog & Mixed-Signal ICs
High-resistivity epitaxial layers on low-resistivity substrates for analog ICs. The low-resistance substrate provides a solid ground plane while the high-resistivity epi reduces substrate coupling and crosstalk between analog blocks.
Radiation Detectors
Ultra-high-resistivity (>1 kΩ·cm) thick epitaxial wafers for silicon radiation detectors and particle physics sensors. Full depletion at moderate bias voltages enables high charge collection efficiency for X-ray, gamma, and charged-particle detection.
Advanced Memory Devices
Epitaxial silicon for DRAM cell capacitors, 3D NAND channel material, and emerging memory technologies (RRAM, MRAM). Defect-free epi surfaces enable high-quality gate dielectric growth and low leakage.
מפרטים טכניים
| פרמטר | טווח / ערכים זמינים |
|---|---|
| Epi Layer Thickness | 0.5μm – 200μm (standard); ultra-thin 50nm on request |
| Thickness Uniformity | ±1% within-wafer (Std Dev on 300mm); ±2% on 200mm |
| Doping Species | Arsenic (n-type), Phosphorus (n-type), Boron (p-type) |
| Resistivity Range | 0.01 – 1000 Ω·cm (custom doping; ±3% uniformity on 300mm) |
| Doping Profile Types | Uniform, graded, multi-layer, buried layer (sub-collector) |
| Transition Width (sub/epi) | < 5% of epi layer thickness (abrupt interface control) |
| Substrate Wafer Diameters | 100mm (4″), 150mm (6″), 200mm (8″), 300mm (12″) |
| Substrate Orientations | 〈100〉, 〈111〉, 〈110〉; off-cut to ±0.5° on request |
| Substrate Resistivity | 0.001 – 10,000 Ω·cm (CZ or FZ; n-type or p-type) |
| Deposition Method | CVD epitaxy (SiH₄, SiHCl₃, SiH₂Cl₂); atmospheric or reduced pressure |
| Epi Defect Density | < 0.5 stacking faults/cm²; < 10 dislocations/cm² (Class 100 cleanroom) |
| Backside Treatment | Polished, etched, or polysilicon back-seal for autodoping suppression |
מטרולוגיה והבטחת איכות
איכות פרוסות אפיטקסיאליות מאומתת באמצעות פרוטוקול אפיון רב-שיטתי המכסה עובי, אילוח, איכות גביש ואיכות פני שטח. כל אצווה נשלחת עם תעודת ניתוח מקיפה.
מוכנים להזמין פרוסות אפיטקסיאליות?
ציינו את עובי שכבת האפי, ההתנגדות הסגולית (או ריכוז האילוח), סוג האילוח, סוג הפרופיל (אחיד/מדורג/רב-שכבתי/שכבה קבורה), קוטר המצע והאוריינטציה, והכמות — מומחי האפיטקסיה שלנו יספקו הצעת מחיר מפורטת עם מפרטי מטרולוגיה בתוך 24 שעות.