Epitaksiya və CVD arasındakı fərqlər nələrdir

Çip istehsalının nazik təbəqədə çökmə prosesində iki texnologiya tez-tez birlikdə xatırlanır, lakin onlar əsaslı şəkildə fərqlidirlər - epitaksiya və kimyəvi buxarın çökməsi. Onlar əmiuşağı kimidirlər, hər ikisi "buxar artımı" ailəsinə aiddir, lakin fərqli xüsusiyyətlərə və güclü tərəflərə malikdir. Bəzən, onlar aydın şəkildə ayrıdırlar; digər vaxtlarda onlar bir-birinə çevrilə və xüsusi şərtlər altında birlikdə yaşaya bilərlər.

I. Əsas Fərq: Biri Kopyalama, Digəri Qraffiti

Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (CVD) ən çox yayılmış nazik təbəqənin çökmə üsuludur. Onun prinsipi sadədir: hədəf elementi olan bir qaz reaksiya kamerasına daxil edilir, burada qızdırılan vafli səthində kimyəvi reaksiya baş verir və bərk nazik bir film yaradır. CVD tərəfindən yaradılan filmlər proses şəraitindən asılı olaraq polikristal, amorf və ya tək kristal ola bilər. Bu, divarı rəngləməyə bənzəyir - divarın kristal quruluşundan asılı olmayaraq, boya sadəcə bir filmə qatılaşır. CVD-də çökdürülmüş silikon dioksid, silisium nitridi, polikristal silikon və s., substrat ilə qəfəs uyğunluğu üçün ciddi tələblərə malik deyil.

Epitafiya isə CVD ailəsində "nəcib budaq"dır. Onun tələbləri daha sərtdir: çökdürülmüş plyonka substratla eyni kristal quruluşa və oriyentasiyaya malik olmalıdır, atomlar substratın qəfəs düzülməsini mükəmməl şəkildə təkrarlamaq üçün qat-qat "artır". Epitaksiya, kərpicləri köçürmək üçün eyni şablondan istifadə etmək kimidir - yeni tikilmiş divar köhnə divarın kərpic birləşmələrini mükəmməl şəkildə uyğunlaşdırmalıdır. Epitaksial təbəqələr adətən tək kristal silisium, germanium silisium, silisium karbid və s.-dir, tranzistorların aktiv bölgəsi və heteroqovşaqları kimi əsas strukturları qurmaq üçün istifadə olunur.

Sadəcə olaraq, bütün epitaksiya CVD-dir, lakin bütün CVD epitaksiya deyil. Epitaksiya xüsusi şərtlər altında əldə edilən CVD-nin "tək kristallı təkrarlama" rejimidir.

II. Proses Şəraitindəki Fərqlər

CVD çox geniş proses pəncərəsinə malikdir. Temperaturlar otaq temperaturundan minlərlə dərəcə Selsiyə, təzyiqlər atmosfer təzyiqindən bir neçə Paskala qədər dəyişə bilər və qazların növləri son dərəcə müxtəlifdir. Bir qazın reaksiyaya girməsinə və bərk nazik bir film meydana gətirməsinə imkan verən hər hansı bir proses CVD adlandırıla bilər. Plazma ilə gücləndirilmiş CVD silisium nitridi 300-400°C-də, aşağı təzyiqli CVD-ni 600-700°C-də, atmosfer təzyiqi CVD-ni isə 900°C-dən yuxarı temperaturda silisium dioksidi çökdürə bilər. CVD-nin substrat üçün demək olar ki, heç bir tələbi yoxdur - silikon, şüşə, metallar və hətta plastiklər (aşağı temperatur şəraitində) hamısı çökə bilər.

Epitafinq isə daha dar bir proses pəncərəsinə malikdir. Mükəmməl bir kristal təbəqə yetişdirmək üçün üç ciddi şərt yerinə yetirilməlidir.

Birincisi, substrat tək kristal olmalıdır. Epitaksial təbəqə substratın kristal şəbəkəsinin davamıdır; substratın özü polikristal və ya amorf olarsa, tək kristallı epitaksial təbəqə yetişdirilə bilməz.

İkincisi, temperatur kifayət qədər yüksək olmalıdır. Silikon epitaksi üçün temperatur adətən 1000-1200°C-dir; silisium karbid epitaksisi üçün temperatur hətta 1500-1600°C-ə çata bilər. Yüksək temperatur adsorbsiya edilmiş atomlar üçün kifayət qədər səth hərəkətliliyini təmin edərək, onlara kristal qəfəsdə öz düzgün mövqelərini tapmağa imkan verir.

Üçüncüsü, artım tempi yavaş olmalıdır. Çox sürətli sürət atomların "bir sıraya düzülmək" üçün kifayət qədər vaxtının olmamasına səbəb olur, nəticədə polikristal strukturlar və ya qüsurlar yaranır. Silikon epitaksi üçün tipik artım templəri dəqiqədə 0,1-1 mikrometrdir, polikristal silikonun CVD çökməsi isə dəqiqədə 10 mikrometrə asanlıqla çata bilər.

Bundan əlavə, epitaksiya kameranın son dərəcə yüksək təmizliyini tələb edir; istənilən çirkli atom tək kristalın bütövlüyünü pozaraq qüsur mərkəzinə çevrilə bilər.

III. Qarşılıqlı çevrilmə

Müəyyən şərtlər altında epitaksiya və CVD bir-birinə çevrilə bilər.

CVD-dən Epitaksiyaya: Substrat monokristal silikondursa və çökmə temperaturu kifayət qədər yüksəkdirsə və böyümə sürəti kifayət qədər yavaşdırsa, normal olaraq polikristal silikon istehsal edən CVD prosesi monokristal epitaksiyaya çevrilə bilər. Məsələn, silan ilə 900°C-dən aşağı çökmə polikristal silisium verir; temperaturun 1050°C-ə yüksəldilməsi, silanın qismən təzyiqinin aşağı salınması monokristal silisium substratda monokristal epitaksial təbəqənin böyüməsinə imkan verir. Bu, epitaksial böyümənin əsas prinsipidir - səth diffuziya sürətini artırmaqla, atomlar qəfəs mövqelərini "tapmaq" imkanı əldə edirlər.

Epitaksiyadan CVD-yə: Əgər temperatur kifayət qədər yüksək deyilsə və ya böyümə sürəti çox sürətlidirsə, epitaksial proses polikristal və ya amorf çökməyə "degenerasiya" verəcəkdir. Məsələn, silisiumu aşağı temperaturda epitaksial şəkildə böyütmək cəhdi amorf silikonla nəticələnə bilər; yüksək sürətlə epitaksiya polikristal komponentləri təqdim edə bilər. Sənayedə bu "deqradasiya" bəzən qəsdən polikristal silikon nazik filmləri yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məsələn, xəndəklərin doldurulmasında amorf silisium təbəqəsi əvvəlcə aşağı temperaturda tampon kimi çökdürülür, sonra isə kristallaşmaq üçün yüksək temperaturda tavlanır.

IV. Birgə yaşayış və simbioz

Qabaqcıl istehsal proseslərində epitaksiya və CVD tez-tez eyni avadanlıqda birlikdə olur və hətta eyni proses addımında əməkdaşlıq edir.

Selektiv epitaksiya tipik bir nümunədir. Mənbə-dren qaldırma proseslərində epitaksial silisiumun məruz qalmış monokristal silisium bölgələrində seçici şəkildə yetişdirilməsi lazımdır, silikon dioksid və ya silikon nitridin izolyasiya bölgələrində isə heç bir şey böyümür. Bu proses əslində epitaksiya və CVD arasında "rəqabətdir" - monokristal silisiumun səthində atomlar sürətlə miqrasiya edə və epitaksial təbəqə yaratmaq üçün qəfəs mövqelərini tapa bilər; izolyasiya edən səthlərdə atom nüvələrinin əmələ gəlməsi yavaşdır və son çökdürülmüş polikristal və ya amorf material seçici şəkildə silinə bilər.

Epitaksiya və Polikristalin Davamlı Çöküntüsü: 3D NAND istehsalında bəzən toxum təbəqəsi kimi əvvəlcə monokristal silisiumunu epitaksial olaraq böyütmək, sonra xəndəkləri doldurmaq üçün polikristal silikonu yerləşdirmək üçün CVD rejiminə keçmək lazımdır. Eyni epitaksial avadanlıq temperatur və qaz nisbətini tənzimləməklə monokristal və polikristal rejimlər arasında sərbəst keçid edə bilər.

Epitaksiya + Gərgin Silikon Texnologiyasında Çökmə: Germanium silisiumu PMOS-un mənbə və drenaj bölgələrində epitaksial olaraq böyüdülür və silikon nitrid gərginlik yastığı eyni vaxtda CVD-yə yerləşdirilir. İkisi kanalın sıxılma gərginliyini təqdim etmək və deşiklərin hərəkətliliyini yaxşılaşdırmaq üçün birlikdə işləyir.

V. Nəticə

Epitaksiya və CVD iki fərqli yanaşmanı təmsil edir: biri, "atom səviyyəsində mükəmməl replikasiya" axtarışı, digəri isə "səmərəli film formalaşması" praqmatizmi. Onlar qaz fazalı kimyəvi reaksiyaların əsas prinsiplərini bölüşürlər, lakin kristal keyfiyyəti, temperatur pəncərəsi və böyümə sürəti baxımından əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənirlər. Temperatur və sürəti tənzimləməklə, onlar bir-birinə çevrilə bilər; dahiyanə proses dizaynı sayəsində onlar bir cihazda birlikdə mövcud ola və eyni prosesdə işləyə bilərlər. Məhz bu iki əmiuşağı arasındakı bu ahəngdar əməkdaşlıq çiplərə həm mükəmməl tək kristal kanallara, həm də sıx polikristal qapılara və izolyasiya edən dielektrik təbəqələrə malik olmağa imkan verir və milyardlarla tranzistorun birlikdə işləyən möhtəşəm binasını dəstəkləyir.

Semicorex yüksək keyfiyyət təklif edirCVD örtük məhsulları. Hər hansı bir sualınız varsa və ya əlavə məlumatlara ehtiyacınız varsa, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.

Əlaqə telefonu +86-13567891907

E-poçt: sales@semicorex.com