Epitaksiaalisiin kiekkoihin liittyvät tuotteet

Epitaksiaalisia tuotteita käytetään neljällä alueella. CMOS-komplementtimetallioksidipuolijohde tukee huippuluokan prosesseja, jotka vaativat pieniä laitekokoja. CMOS-tuotteet ovat suurin sovellusalue epitaksiaalisille kiekkoille, ja IC-valmistajat käyttävät niitä ei-palautettaviin laiteprosesseihin, mukaan lukien mikroprosessorit ja logiikkasirut sekä flash-muisti ja DRAM (dynaaminen käyttömuisti) muistisovelluksiin. Diskreettejä puolijohteita käytetään sellaisten komponenttien valmistukseen, jotka vaativat tarkat Si-ominaisuudet. "Eksoottinen" puolijohdeluokka sisältää joitain erikoistuotteita, jotka vaativat ei-Si-materiaaleja, joista monet vaativat yhdistepuolijohdemateriaalien sisällyttämistä epitaksiaaliseen kerrokseen. Hautauskerroksen puolijohteet käyttävät voimakkaasti seostettuja alueita bipolaarisissa transistorikomponenteissa fyysiseen eristykseen, joka myös kerrostuu epitaksiaalisen käsittelyn aikana.
Epitaksiaaliset kiekot muodostavat 1/3 200 mm kiekoista. Vuonna 2000 logiikkalaitteiden CMOS, mukaan lukien haudatut kerrokset, vastasi 69 % kaikista epitaksiaalisista kiekoista, DRAM-muistien osuus 11 % ja erillisten laitteiden osuus 20 %. Vuoteen 2005 mennessä CMOS-logiikan osuus on 55 %, DRAMin osuus 30 % ja erillisten laitteiden osuus 15 %.
Markkinadynamiikka
Suuntaus lisätä CMOS-epikiekkojen käyttöä on noussut esiin {{0}}-luvun puolivälistä lähtien. Puolijohteiden "laman" aikana vuosina 1997-1998 IC-yritykset hyödynsivät paremmin Si-pinnan "todellista" tilaa laiteprosessin "suunnitelman" mukaisesti (vähimmäisviivaleveyden pienennysnopeus). Langattomien ja Internet-sovellusten nopea kasvu on ajanut 200 mm:n ja 300 mm:n kiekkoprosessit 0,18 μm:iin ja pienempiin kokoihin, joista monet on sisällytetty monimutkaisiin yksisiruisiin/järjestelmiin sirulla. Vaadittujen laitteen suorituskyky- ja kustannustavoitteiden saavuttamiseksi epikiekot ovat parempia kuin kiillotetut kiekot, koska epikiekkojen vikatiheys on alhainen, niissä on hyvä epäpuhtauksien vastaanottokyky, hyvät sähköominaisuudet (kuten lukitusvaikutus) ja ne ovat helppoja valmistaa. Epiwaferien avulla laitevalmistajat voivat siirtyä luonnollisesti 200 mm:n kiekoista 300 mm:n kiekkoihin ilman, että niiden suunnittelua tarvitsee muuttaa, mikä säästää aikaa ja investointeja.
Koska prosessi keskittyy yleensä epikiekkoihin, markkinat ovat vastaavasti lisänneet epikiekkojen tarjontaa CMOS-laitteisiin. Ennen vuotta 1996 epikiekkojen hinta oli huomattavasti korkeampi kuin kiillotettujen kiekkojen, mikä esti niiden käyttöä IC-raaka-aineena. Vastauksena kiekkojen pulaan 1990-luvulla Si-kiekkojen valmistajat lisäsivät tuotantokapasiteettiaan, mutta tähän iski teollinen lama vuosina 1996-1998: ylitarjonta johti Si:n hintojen jyrkkään laskuun, 50 %:n laskuun {{5} } vuotta. Tulojen jyrkkä lasku yhdistettynä tuotantokustannusten alentamiseen liittyviin vaikeuksiin pakotti kiekkojen valmistajat pienentämään laajennussuunnitelmiaan, lykkäämään 300 mm:n prosesseja ja vähentämään T&K-investointeja kustannusten alentamiseksi. Vuonna 1996 kiekkojen valmistajat investoivat 55 % liikevaihdostaan ​​tuotantokapasiteetin laajentamiseen, mutta vuoteen 2000 mennessä osuus oli laskenut alle 10 prosenttiin.
Nämä markkinapaineet saivat kiekkojen valmistajat alentamaan epitaksiaalisten kiekkojen hintoja, mikä sai monet IC-valmistajat vaihtamaan 150 mm:n ja 200 mm:n epitaksiaalisiin kiekkoihin, mikä antoi heille mahdollisuuden hyötyä epitaksiaalisten kiekkojen "omaisuuden kustannus/suorituskykysuhteen" eduista. Vuonna 2000 halkaisijaltaan 200 mm:n epitaksikiekkojen hinta oli 20–30 % korkeampi kuin saman halkaisijan omaavien kiillotettujen kiekkojen hinta, kun taas puolivälissä-1990 epitaksiaaliset kiekot olivat 50 % korkeammat.
Vaikka IC-markkinat ovat kasvaneet tasaisesti viimeisen kahden vuoden aikana, kiekkovalmistajien tuotantokapasiteetti ei ole pysynyt perässä ja kiekoista on pulaa. Seuraavan sukupolven 200 mm ja 300 mm PW vaatii uusia kasvuprosesseja, jotka vähentävät huomattavasti satoa ja tuotantoa. IC- ja laiteprosessien kehittäminen (vähimmäisviivan leveyden pienentäminen, vikojen tiheys, epäpuhtaudet ja natiivihiukkaset, COP-ongelmat) ovat ristiriidassa halpojen kiekkojen puutteen kanssa todellisuudessa, joten valinta kiillotettujen kiekkojen ja epitaksiaalisten kiekkojen välillä on asialistalla. Vaihtoehtoja kiillotetuille kiekoille ovat H2- ja Ar-atmosfäärissä hehkutetut kiekot, jotka molemmat ovat tehokkaita kustannusten, valmistuksen toistettavuuden ja tuotteen suorituskyvyn kannalta. Epitaksiaaliset kiekot vaativat suuria eriä kiteitä prosessointia varten, minkä ansiosta kiekkojen valmistajat voivat laajentaa olemassa olevaa substraattituotantokapasiteettia ilman, että lisälaitteita tarvitaan vain vähän tai ei ollenkaan. (Toshiba Ceramics Shin-Etsu Semiconductor, MEMC Electronic Materials, Wacker Siltronic jne.) Kiekkojen valmistajat ovat ehdottaneet useita uusia epitaksiaaliprosesseja COP- ja epäpuhtausongelmien ratkaisemiseksi samalla, kun he pyrkivät vähentämään kustannuksia ja lisäämään tuotantoa.