Које су разлике између епитаксије и ЦВД-а

У процесу таложења танког филма у производњи чипова, две технологије се често помињу заједно, али су суштински различите — епитаксија и хемијско таложење паром. Они су као рођаци, обоје припадају породици "парног раста", али са различитим карактеристикама и снагом. Понекад су јасно одвојени; други пут се могу трансформисати једно у друго и коегзистирати под одређеним условима.

И. Фундаментална разлика: једно је копирање, друго је графити

Хемијско таложење паром (ЦВД) је најчешћа метода таложења танког филма. Његов принцип је једноставан: гас који садржи циљни елемент се уводи у реакциону комору, где се на загрејаној површини плочице дешава хемијска реакција, стварајући чврсти танак филм. ЦВД генерисани филмови могу бити поликристални, аморфни или монокристални, у зависности од услова процеса. То је као фарбање зида - без обзира на кристалну структуру зида, боја се једноставно учвршћује у филм. Силицијум диоксид, силицијум нитрид, поликристални силицијум, итд., депоновани ЦВД-ом, немају строге захтеве за усклађивање решетки са супстратом.

Епитафирање је, пак, „племенита грана“ у породици ЦВД. Његови захтеви су много строжи: депоновани филм мора имати исту кристалну структуру и оријентацију као и супстрат, са атомима који "расту" слој по слој да би се савршено реплицирао распоред решетке супстрата. Епитаксија је као да користите исти шаблон за копирање цигли - новоизграђени зид мора савршено поравнати спојеве цигле старог зида. Епитаксијални слојеви су типично монокристални силицијум, германијум силицијум, силицијум карбид, итд., који се користе за конструисање кључних структура као што су активни регион и хетероспојнице транзистора.

Једноставно речено, свака епитаксија је ЦВД, али није све ЦВД епитаксија. Епитаксија је начин "репликације једног кристала" ЦВД-а који се постиже под одређеним условима.

ИИ. Разлике у условима процеса

ЦВД има веома широк прозор процеса. Температуре могу да се крећу од собне температуре до хиљада степени Целзијуса, притисци од атмосферског притиска до неколико Паскала, а врсте гасова су изузетно разноврсне. Сваки процес који дозвољава гасу да реагује и формира чврст танак филм може се назвати ЦВД. ЦВД побољшан плазмом може депоновати силицијум нитрид на 300-400°Ц, ЦВД ниског притиска на 600-700°Ц и атмосферски притисак ЦВД на температурама изнад 900°Ц, депонујући силицијум диоксид. ЦВД нема скоро никакве захтеве за подлогу — силицијум, стакло, метали, па чак и пластика (у условима ниских температура) могу да се депонују.

Епитафирање, с друге стране, има много ужи процесни прозор. Да би се добио савршени монокристални слој, морају бити испуњена три строга услова.

Прво, подлога мора бити монокристална. Епитаксијални слој је наставак кристалне решетке супстрата; ако је сам супстрат поликристалан или аморфан, монокристални епитаксијални слој се не може узгајати.

Друго, температура мора бити довољно висока. За силицијумску епитаксију, температура је типично 1000-1200°Ц; за епитаксију силицијум карбида, температура може да достигне чак 1500-1600 ° Ц. Висока температура обезбеђује довољну покретљивост површине за адсорбоване атоме, омогућавајући им да пронађу своје тачне позиције у кристалној решетки.

Треће, стопа раста мора бити спора. Пребрза брзина би проузроковала да атоми немају довољно времена да се "построје", што би резултирало поликристалним структурама или дефектима. Типичне стопе раста за силицијумску епитаксију су 0,1-1 микрометар у минути, док ЦВД таложење поликристалног силицијума може лако да достигне 10 микрометара у минути.

Штавише, епитаксија захтева изузетно високу чистоћу коморе; било који атом нечистоће може постати дефектни центар, угрожавајући интегритет монокристала.

ИИИ. Интерконверзија

Под одређеним условима, епитаксија и ЦВД се могу међусобно конвертовати.

Од ЦВД до епитаксије: Ако је супстрат монокристални силицијум, а температура таложења је довољно висока и стопа раста је довољно спора, ЦВД процес, који би нормално производио поликристални силицијум, може се трансформисати у монокристалну епитаксију. На пример, таложење силаном испод 900°Ц даје поликристални силицијум; подизање температуре на 1050°Ц уз снижавање парцијалног притиска силана омогућава раст монокристалног епитаксијалног слоја на монокристалном силицијумском супстрату. Ово је основни принцип епитаксијалног раста - повећањем стопе површинске дифузије, атоми имају прилику да "пронађу" положаје решетке.

Од епитаксије до ЦВД-а: Ако температура није довољно висока, или је стопа раста пребрза, епитаксијални процес ће се „дегенерисати“ у поликристално или аморфно таложење. На пример, покушај епитаксијалног узгоја силицијума на ниским температурама може довести до аморфног силицијума; епитаксија при високим брзинама може увести поликристалне компоненте. У индустрији, ова "деградација" се понекад намерно користи за узгој танких филмова од поликристалног силицијума. На пример, при пуњењу рова, слој аморфног силицијума се прво наноси на ниској температури као пуфер, а затим се жари на високој температури да би кристализовао.

ИВ. Суживот и симбиоза

У напредним производним процесима, епитаксија и ЦВД често коегзистирају у истој опреми, па чак и сарађују у истом кораку процеса.

Селективна епитаксија је типичан пример. У процесима подизања извора и одвода, епитаксијални силицијум треба селективно узгајати у изложеним регионима монокристалног силицијума, док ништа не расте у областима изолације силицијум диоксида или силицијум нитрида. Овај процес је заправо "такмичење" између епитаксије и ЦВД-а - на површини монокристалног силицијума, атоми могу брзо да мигрирају и пронађу положаје решетке да би формирали епитаксијални слој; на изолационим површинама, атомска нуклеација је спора, а коначни депоновани поликристални или аморфни материјал се може селективно урезати.

Континуирано таложење епитаксије и поликристалног: У 3Д НАНД производњи, понекад је потребно прво епитаксијално узгајати монокристални силицијум као слој семена, а затим се пребацити на ЦВД режим да се поликристални силицијум депонује за попуњавање ровова. Иста епитаксијална опрема може слободно да прелази између монокристалног и поликристалног режима подешавањем температуре и односа гаса.

Епитаксија + таложење у технологији напетог силицијума: Германијум силицијум се епитаксијално гаји у регионима извора и одвода ПМОС-а, а на њега се истовремено ЦВД депонује подлога од силицијум нитрида. Њих двоје раде заједно на увођењу тлачног напона канала и побољшању покретљивости рупе.

В. Закључак

Епитаксија и ЦВД представљају два различита приступа: један, тежња за „савршеном репликацијом на нивоу атома“, а други, прагматизам „ефикасног формирања филма“. Они деле основне принципе хемијских реакција у гасној фази, али се ипак значајно разликују у погледу квалитета кристала, температурног прозора и брзине раста. Подешавањем температуре и брзине, они се могу међусобно конвертовати; кроз генијалан дизајн процеса, они могу коегзистирати на једном уређају и радити у истом процесу. Управо ова хармонична сарадња између ова два рођака омогућава чиповима да поседују и савршене монокристалне канале и густе поликристалне капије и изолационе диелектричне слојеве, подржавајући величанствено здање од милијарди транзистора који раде заједно.

Семицорек нуди висок квалитетПроизводи ЦВД премаза. Ако имате било каквих питања или су вам потребни додатни детаљи, не устручавајте се да нас контактирате.

Контакт телефон # +86-13567891907

Емаил: салес@семицорек.цом