Кои се разликите помеѓу епитаксијата и CVD

Во процесот на таложење на тенок филм при производство на чипови, често се спомнуваат две технологии заедно, но сепак тие се фундаментално различни - епитаксија и хемиско таложење на пареа. Тие се како братучеди, и двајцата припаѓаат на семејството „растење на пареа“, но со посебни карактеристики и силни страни. Понекогаш, тие се јасно одвоени; други времиња, тие можат да се трансформираат едни во други и да коегзистираат под одредени услови.

I. Фундаментална разлика: Едното е копирање, другото е графитот

Хемиско таложење на пареа (CVD) е најчестиот метод на таложење на тенок филм. Неговиот принцип е едноставен: гасот што го содржи целниот елемент се внесува во комората за реакција, каде што се случува хемиска реакција на загреаната површина на обландата, генерирајќи цврст тенок филм. Филмовите генерирани од CVD можат да бидат поликристални, аморфни или еднокристални, во зависност од условите на процесот. Тоа е како да сликате ѕид - без оглед на кристалната структура на ѕидот, бојата едноставно се зацврстува во филм. Силициум диоксид, силициум нитрид, поликристален силициум и сл., депонирани во CVD, немаат строги барања за усогласување на решетки со подлогата.

Епитафирањето, од друга страна, е „благородна гранка“ во семејството на CVD. Неговите барања се многу построги: депонираниот филм мора да ја има истата кристална структура и ориентација како и подлогата, при што атомите „растат“ слој по слој за совршено да го реплицираат распоредот на решетката на подлогата. Епитаксијата е како користење на истиот шаблон за копирање на тули - новоизградениот ѕид мора совршено да ги усогласи зглобовите од тули на стариот ѕид. Епитаксијалните слоеви се типично еднокристален силициум, германиум силициум, силициум карбид итн., кои се користат за конструирање на клучни структури како што се активниот регион и хетероспојките на транзисторите.

Едноставно кажано, сите епитаксии се CVD, но не сите CVD се епитаксии. Епитаксијата е режим на „еднокристална репликација“ на CVD постигнат под специфични услови.

II. Разлики во условите на процесот

CVD има многу широк процесен прозорец. Температурите може да се движат од собна температура до илјадници степени Целзиусови, притисоци од атмосферски притисок до неколку Паскали, а типовите на гасови се исклучително различни. Секој процес што му овозможува на гасот да реагира и да формира цврст тенок филм може да се нарече CVD. CVD засилена со плазма може да депонира силициум нитрид на 300-400°C, CVD со низок притисок на 600-700°C и CVD атмосферски притисок на температури над 900°C, депонирајќи силициум диоксид. CVD нема речиси никакви барања за подлогата - силикон, стакло, метали, па дури и пластика (при ниски температурни услови) може да се депонираат.

Епитафирањето, од друга страна, има многу потесен процесен прозорец. За да се развие совршен слој со еден кристал, мора да се исполнат три строги услови.

Прво, подлогата мора да биде еднокристална. Епитаксијалниот слој е продолжение на кристалната решетка на подлогата; ако самата подлога е поликристална или аморфна, не може да се одгледува еднокристален епитаксијален слој.

Второ, температурата мора да биде доволно висока. За силициумска епитаксија, температурата е типично 1000-1200°C; за епитаксијата на силициум карбид, температурата може да достигне дури и 1500-1600 ° C. Високата температура обезбедува доволна подвижност на површината за адсорбираните атоми, овозможувајќи им да ги најдат своите правилни позиции во кристалната решетка.

Трето, стапката на раст мора да биде бавна. Премногу брзата брзина би предизвикала атомите да немаат доволно време да се „поредат“, што резултира со поликристални структури или дефекти. Типичните стапки на раст за силициумската епитаксија се 0,1-1 микрометар во минута, додека CVD таложењето на поликристален силикон лесно може да достигне 10 микрометри во минута.

Понатаму, епитаксијата бара исклучително висока чистота на комората; секој атом на нечистотија може да стане центар на дефекти, што го загрозува интегритетот на еден кристал.

III. Интерконверзија

Под одредени услови, епитаксијата и CVD можат меѓусебно да се конвертираат.

Од CVD до Epitaxy: Ако подлогата е монокристален силициум, а температурата на таложење е доволно висока и стапката на раст е доволно бавна, CVD процесот, кој вообичаено би произведувал поликристален силициум, може да се трансформира во монокристална епитаксија. На пример, таложењето со силин под 900°C дава поликристален силициум; подигањето на температурата на 1050°C додека се намалува парцијалниот притисок на силиланот овозможува раст на монокристален епитаксијален слој на монокристална силициумска подлога. Ова е фундаменталниот принцип на епитаксијалниот раст - со зголемување на стапката на површинска дифузија, атомите имаат можност да ги „пронајдат“ позициите на решетката.

Од епитаксија до CVD: Ако температурата не е доволно висока, или стапката на раст е пребрза, епитаксијалниот процес ќе „дегенерира“ во поликристално или аморфно таложење. На пример, обидот за епитаксиално растење на силикон на ниски температури може да резултира со аморфен силициум; епитаксијата со високи стапки може да внесе поликристални компоненти. Во индустријата, оваа „деградација“ понекогаш намерно се користи за одгледување поликристални силиконски тенки фолии. На пример, при полнење на ровот, слој од аморфен силициум прво се депонира на ниска температура како тампон, а потоа се жари на висока температура за да се кристализира.

IV. Соживот и симбиоза

Во напредните производствени процеси, епитаксијата и CVD често коегзистираат во иста опрема, па дури и соработуваат во истиот процес на чекор.

Типичен пример е селективната епитаксија. Во процесите на подигнување на извор-одвод, епитаксиалниот силикон треба селективно да се одгледува во изложени монокристални силициумски региони, додека ништо не расте во областите на изолација на силициум диоксид или силициум нитрид. Овој процес е всушност „натпревар“ помеѓу епитаксијата и CVD - на површината на монокристалниот силициум, атомите можат брзо да мигрираат и да најдат решеткасти позиции за да формираат епитаксијален слој; на изолационите површини, атомската нуклеација е бавна, а финалниот депониран поликристален или аморфен материјал може селективно да се гравира.

Континуирано таложење на епитаксии и поликристални: во производството на 3D NAND, понекогаш е неопходно прво епитаксиално да се одгледува монокристален силициум како слој на семе, а потоа да се префрли на CVD режим за да се депонира поликристален силикон за да се пополнат рововите. Истата епитаксијална опрема може слободно да се префрла помеѓу монокристален и поликристален режим со прилагодување на температурата и односот на гасот.

Епитакси + таложење во технологија на затегнат силикон: Германиумскиот силициум е епитаксијално расте во изворот и одводните региони на PMOS, а на него истовремено се депонира и CVD подлога од силициум нитрид. Двете работат заедно за да воведат притисок на каналот за притисок и да ја подобрат подвижноста на дупките.

V. Заклучок

Епитаксијата и CVD претставуваат два различни пристапи: еден, потрага по „совршена репликација на атомско ниво“ и другиот, прагматизам на „ефикасно формирање филм“. Тие ги делат основните принципи на хемиските реакции во гасната фаза, но сепак значително се разликуваат во однос на квалитетот на кристалите, температурниот прозорец и стапката на раст. Со прилагодување на температурата и брзината, тие можат да се интерконвертираат; преку генијален дизајн на процеси, тие можат да коегзистираат на еден уред и да работат во истиот процес. Токму оваа хармонична соработка помеѓу овие двајца братучеди им овозможува на чиповите да поседуваат и совршени еднокристални канали и густи поликристални порти и изолациски диелектрични слоеви, поддржувајќи ја прекрасната градба на милијарди транзистори кои работат заедно.

Semicorex нуди висок квалитетПроизводи за обложување на CVD. Ако имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Контакт телефон +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com