Эпитаксия мен CVD арасындағы айырмашылықтар қандай

Чиптерді өндірудің жұқа қабықпен тұндыру процесінде екі технология жиі бірге айтылады, бірақ олар түбегейлі ерекшеленеді - эпитакси және химиялық бу тұндыру. Олар немере ағалары сияқты, екеуі де «будың өсуі» отбасына жатады, бірақ ерекше сипаттамалары мен күшті жақтары бар. Кейде, олар анық бөлек; басқа уақытта олар бір-біріне айнала алады және белгілі бір жағдайларда бірге өмір сүре алады.

I. Негізгі айырмашылық: бірі көшіру, екіншісі - граффити

Химиялық буларды тұндыру (CVD) - жұқа қабықшаны тұндыру әдісі. Оның принципі қарапайым: мақсатты элементі бар газ реакция камерасына енгізіледі, онда қызған пластинаның бетінде химиялық реакция жүреді, қатты жұқа пленка пайда болады. CVD-генерацияланған пленкалар процесс жағдайларына байланысты поликристалды, аморфты немесе бір кристалды болуы мүмкін. Бұл қабырғаны бояу сияқты - қабырғаның кристалдық құрылымына қарамастан, бояу жай ғана пленкаға айналады. CVD тұндырылған кремний диоксиді, кремний нитриді, поликристалды кремний және т.б., субстратпен тордың сәйкестігіне қатаң талаптар қойылмайды.

Екінші жағынан, эпитафинг - CVD отбасындағы «асыл тармақ». Оның талаптары әлдеқайда қатал: тұндырылған пленка субстрат сияқты кристалдық құрылымы мен бағытына ие болуы керек, атомдар субстрат торының орналасуын тамаша қайталау үшін қабат-қабат «өседі». Эпитаксия кірпішті көшіру үшін бірдей шаблонды пайдалану сияқты - жаңадан салынған қабырға ескі қабырғаның кірпіш қосылыстарын тамаша теңестіруі керек. Эпитаксиалды қабаттар әдетте бір кристалды кремний, германий кремний, кремний карбиді және т.б. болып табылады, олар белсенді аймақ және транзисторлардың гетероқосылулары сияқты негізгі құрылымдарды құру үшін қолданылады.

Қарапайым сөзбен айтқанда, барлық эпитаксис - бұл CVD, бірақ барлық CVD эпитаксия емес. Эпитаксия - бұл белгілі бір жағдайларда қол жеткізілетін CVD «бір кристалды репликация» режимі.

II. Процесс жағдайларындағы айырмашылықтар

CVD өте кең процесс терезесіне ие. Температура бөлме температурасынан мыңдаған градус Цельсийге дейін, қысым атмосфералық қысымнан бірнеше Паскальға дейін өзгеруі мүмкін және газдардың түрлері өте әртүрлі. Газдың реакцияға түсуіне және қатты жұқа пленка түзуге мүмкіндік беретін кез келген процесті CVD деп атауға болады. Плазмамен күшейтілген CVD кремний нитридін 300-400 ° C температурада, төмен қысымды CVD 600-700 ° C температурада және атмосфералық қысымда CVD 900 ° C жоғары температурада кремний диоксиді тұндыра алады. CVD-де субстратқа қойылатын талаптар дерлік жоқ — кремний, шыны, металдар, тіпті пластмассалар (төмен температура жағдайында) барлығын шөгуге болады.

Екінші жағынан, эпитафингтің процесс терезесі әлдеқайда тар. Керемет бір кристалды қабатты өсіру үшін үш қатаң шарт орындалуы керек.

Біріншіден, субстрат монокристалды болуы керек. Эпитаксиалды қабат субстраттың кристалдық торының жалғасы болып табылады; егер субстраттың өзі поликристалды немесе аморфты болса, бір кристалды эпитаксиалды қабат өсіру мүмкін емес.

Екіншіден, температура жеткілікті жоғары болуы керек. Кремний эпитаксисі үшін температура әдетте 1000-1200°C; кремний карбидінің эпитаксисі үшін температура тіпті 1500-1600 ° C дейін жетуі мүмкін. Жоғары температура адсорбцияланған атомдар үшін жеткілікті беттік қозғалғыштығын қамтамасыз етіп, олардың кристалдық тордағы дұрыс орындарын табуға мүмкіндік береді.

Үшіншіден, өсу қарқыны баяу болуы керек. Тым жылдам жылдамдық атомдардың «сапқа тұруға» жеткілікті уақытының болмауына әкеледі, нәтижесінде поликристалды құрылымдар немесе ақаулар пайда болады. Кремний эпитаксисінің типтік өсу қарқыны минутына 0,1-1 микрометрді құрайды, ал поликристалды кремнийдің CVD шөгіндісі минутына 10 микрометрге оңай жетуі мүмкін.

Сонымен қатар, эпитаксия камераның өте жоғары тазалығын талап етеді; кез келген қоспа атомы монокристалдың тұтастығын бұзатын ақау орталығына айналуы мүмкін.

III. Өзара конверсия

Белгілі бір жағдайларда эпитаксия мен CVD өзара түрлендіруге болады.

CVD-ден эпитаксияға дейін: егер субстрат монокристалды кремний болса және тұндыру температурасы жеткілікті жоғары және өсу жылдамдығы жеткілікті баяу болса, әдетте поликристалды кремнийді шығаратын CVD процесі монокристалды эпитаксиаға айналуы мүмкін. Мысалы, 900°C төмен силанмен тұндыру поликристалды кремний береді; температураны 1050°C дейін көтеру, ал силанның парциалды қысымын төмендету монокристалды кремний субстратында монокристалды эпитаксиалды қабаттың өсуіне мүмкіндік береді. Бұл эпитаксиалды өсудің негізгі принципі — беттік диффузия жылдамдығын арттыру арқылы атомдар тор позицияларын «табу» мүмкіндігіне ие болады.

Эпитаксиядан CVD-ге дейін: Температура жеткілікті жоғары болмаса немесе өсу қарқыны тым жылдам болса, эпитаксиалды процесс поликристалды немесе аморфты тұнбаға «азғындайды». Мысалы, кремнийді төмен температурада эпитаксистік жолмен өсіру әрекеті аморфты кремнийге әкелуі мүмкін; жоғары жылдамдықтағы эпитаксия поликристалды компоненттерді енгізуі мүмкін. Өнеркәсіпте бұл «деградация» кейде поликристалды кремний жұқа қабықшаларын өсіру үшін әдейі қолданылады. Мысалы, траншеяны толтыруда аморфты кремний қабаты алдымен буфер ретінде төмен температурада тұндырылады, содан кейін оны кристалдау үшін жоғары температурада күйдіріледі.

IV. Бірге өмір сүру және симбиоз

Жетілдірілген өндірістік процестерде эпитаксия және CVD жиі бір жабдықта бірге өмір сүреді және тіпті бір процесс қадамында ынтымақтасады.

Селективті эпитаксия типтік мысал болып табылады. Бастапқы дренажды көтеру процестерінде эпитаксиалды кремнийді ашық монокристалды кремний аймақтарында іріктеп өсіру керек, ал кремний диоксиді немесе кремний нитриді оқшаулау аймақтарында ештеңе өспейді. Бұл процесс шын мәнінде эпитаксия мен CVD арасындағы «бәсеке» болып табылады — монокристалды кремнийдің бетінде атомдар тез көшіп, эпитаксиалды қабат түзу үшін тор позицияларын таба алады; оқшаулағыш беттерде атом ядроларының түзілуі баяу жүреді және соңғы тұндырылған поликристалды немесе аморфты материалды іріктеп алып тастауға болады.

Эпитаксия мен поликристалды үздіксіз тұндыру: 3D NAND өндірісінде кейде монокристалды кремнийді тұқым қабаты ретінде эпитаксистік жолмен өсіру керек, содан кейін траншеяларды толтыру үшін поликристалды кремнийді қою үшін CVD режиміне ауысу қажет. Бірдей эпитаксиалды жабдық температура мен газ қатынасын реттеу арқылы монокристалды және поликристалды режимдер арасында еркін ауыса алады.

Эпитаксия + Штаммдалған кремний технологиясында тұндыру: герман кремнийі PMOS-тың бастапқы және ағызу аймақтарында эпитаксистік жолмен өсіріледі және кремний нитриді кернеу төсемі бір уақытта оған CVD тұндырылады. Екеуі арнаның қысылу кернеуін енгізу және саңылаулардың қозғалғыштығын жақсарту үшін бірге жұмыс істейді.

V. Қорытынды

Эпитаксия және КВД екі түрлі көзқарасты білдіреді: бірі «атомдық деңгейдегі тамаша репликацияға» ұмтылу, екіншісі «тиімді пленка қалыптастыру» прагматизмі. Олар газ фазалық химиялық реакциялардың негізгі принциптерін бөліседі, бірақ кристалл сапасы, температура терезесі және өсу жылдамдығы бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Температура мен жылдамдықты реттеу арқылы оларды өзара түрлендіруге болады; Тапқыр технологиялық дизайн арқылы олар бір құрылғыда бірге өмір сүре алады және бір процессте жұмыс істей алады. Дәл осы екі немере ағасының үйлесімді ынтымақтастығы чиптерге бір кристалды арналарды да, тығыз поликристалды қақпаларды да, оқшаулағыш диэлектрлік қабаттарды да иемденуге мүмкіндік береді, бұл миллиардтаған транзисторлардың керемет ғимаратын қолдайды.

Semicorex жоғары сапаны ұсынадыCVD жабындары. Егер сізде қандай да бір сұрақтар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com