Apakah perbezaan antara epitaksi dan CVD

Dalam proses pemendapan filem nipis pembuatan cip, dua teknologi sering disebut bersama, namun ia pada asasnya berbeza—pemendapan epitaksi dan wap kimia. Mereka seperti sepupu, kedua-duanya tergolong dalam keluarga "pertumbuhan wap", tetapi mempunyai ciri dan kekuatan yang berbeza. Kadang-kadang, mereka jelas berasingan; masa lain, mereka boleh berubah menjadi satu sama lain dan wujud bersama dalam keadaan tertentu.

I. Perbezaan Asas: Satu ialah Menyalin, Satu lagi ialah Graffiti

Pemendapan Wap Kimia (CVD) ialah kaedah pemendapan filem nipis yang paling biasa. Prinsipnya mudah: gas yang mengandungi unsur sasaran dimasukkan ke dalam ruang tindak balas, di mana tindak balas kimia berlaku pada permukaan wafer yang dipanaskan, menghasilkan filem nipis pepejal. Filem yang dijana CVD boleh menjadi polihablur, amorfus atau kristal tunggal, bergantung pada keadaan proses. Ia seperti mengecat dinding—tanpa mengira struktur kristal dinding, cat itu hanya menjadi pepejal menjadi filem. Silikon dioksida yang didepositkan CVD, silikon nitrida, silikon polihabluran, dsb., tidak mempunyai keperluan padanan kekisi yang ketat dengan substrat.

Epitaphing, sebaliknya, adalah "cabang mulia" dalam keluarga CVD. Keperluannya adalah lebih ketat: filem yang didepositkan mesti mempunyai struktur dan orientasi kristal yang sama dengan substrat, dengan atom "berkembang" lapisan demi lapisan untuk meniru susunan kekisi substrat dengan sempurna. Epitaksi adalah seperti menggunakan templat yang sama untuk menyalin bata—dinding yang baru dibina mesti menjajarkan dengan sempurna sambungan bata dinding lama. Lapisan epitaxial biasanya silikon kristal tunggal, silikon germanium, silikon karbida, dan lain-lain, digunakan untuk membina struktur utama seperti kawasan aktif dan heterojunctions transistor.

Ringkasnya, semua epitaksi adalah CVD, tetapi tidak semua CVD adalah epitaksi. Epitaxy ialah mod "replikasi kristal tunggal" CVD yang dicapai dalam keadaan tertentu.

II. Perbezaan dalam Keadaan Proses

CVD mempunyai tetingkap proses yang sangat luas. Suhu boleh berkisar dari suhu bilik hingga beribu-ribu darjah Celsius, tekanan dari tekanan atmosfera hingga beberapa Pascal, dan jenis gas sangat pelbagai. Sebarang proses yang membolehkan gas bertindak balas dan membentuk filem nipis pepejal boleh dipanggil CVD. CVD yang dipertingkatkan plasma boleh mendepositkan nitrida silikon pada 300-400°C, CVD tekanan rendah pada 600-700°C, dan CVD tekanan atmosfera pada suhu melebihi 900°C, mendepositkan silikon dioksida. CVD hampir tidak mempunyai keperluan untuk substrat—silikon, kaca, logam, dan juga plastik (di bawah keadaan suhu rendah) semuanya boleh didepositkan.

Epitaphing, sebaliknya, mempunyai tetingkap proses yang lebih sempit. Untuk mengembangkan lapisan kristal tunggal yang sempurna, tiga syarat ketat mesti dipenuhi.

Pertama, substrat mestilah kristal tunggal. Lapisan epitaxial adalah kesinambungan kekisi kristal substrat; jika substrat itu sendiri adalah polihablur atau amorfus, lapisan epitaxial kristal tunggal tidak boleh ditanam.

Kedua, suhu mestilah cukup tinggi. Untuk epitaksi silikon, suhu biasanya 1000-1200°C; untuk epitaksi silikon karbida, suhu juga boleh mencapai 1500-1600°C. Suhu yang tinggi memberikan mobiliti permukaan yang mencukupi untuk atom terjerap, membolehkan mereka mencari kedudukan yang betul dalam kekisi kristal.

Ketiga, kadar pertumbuhan mesti perlahan. Kadar yang terlalu cepat akan menyebabkan atom tidak mempunyai masa yang cukup untuk "berbaris", mengakibatkan struktur atau kecacatan polihabluran. Kadar pertumbuhan biasa untuk epitaksi silikon ialah 0.1-1 mikrometer seminit, manakala pemendapan CVD silikon polihabluran dengan mudah boleh mencapai 10 mikrometer seminit.

Tambahan pula, epitaksi memerlukan kebersihan ruang yang sangat tinggi; mana-mana atom kekotoran boleh menjadi pusat kecacatan, menjejaskan integriti kristal tunggal.

III. Interconversion

Di bawah keadaan tertentu, epitaksi dan CVD boleh saling tukar.

Dari CVD ke Epitaksi: Jika substrat adalah silikon monohablur, dan suhu pemendapan cukup tinggi dan kadar pertumbuhan cukup perlahan, proses CVD, yang biasanya menghasilkan silikon polihabluran, boleh diubah menjadi epitaksi monohablur. Sebagai contoh, pemendapan dengan silane di bawah 900°C menghasilkan silikon polihabluran; menaikkan suhu kepada 1050°C sambil menurunkan tekanan separa silane membolehkan pertumbuhan lapisan epitaxial monohablur pada substrat silikon monohablur. Ini adalah prinsip asas pertumbuhan epitaxial—dengan meningkatkan kadar resapan permukaan, atom mempunyai peluang untuk "mencari" kedudukan kekisi.

Dari Epitaksi ke CVD: Jika suhu tidak cukup tinggi, atau kadar pertumbuhan terlalu cepat, proses epitaxial akan "merosot" menjadi pemendapan polihablur atau amorf. Sebagai contoh, percubaan untuk mengembangkan silikon secara epitaxial pada suhu rendah boleh mengakibatkan silikon amorfus; epitaksi pada kadar yang tinggi boleh memperkenalkan komponen polihabluran. Dalam industri, "degradasi" ini kadang-kadang sengaja digunakan untuk mengembangkan filem nipis silikon polihabluran. Sebagai contoh, dalam pengisian parit, lapisan silikon amorfus mula-mula dimendapkan pada suhu rendah sebagai penimbal, dan kemudian disepuhlindapkan pada suhu tinggi untuk mengkristalkannya.

IV. Kewujudan bersama dan Simbiosis

Dalam proses pembuatan lanjutan, epitaksi dan CVD sering wujud bersama dalam peralatan yang sama, dan juga bekerjasama dalam langkah proses yang sama.

Epitaksi terpilih adalah contoh biasa. Dalam proses angkat saliran sumber, silikon epitaxial perlu ditanam secara terpilih di kawasan silikon monohabluran terdedah, manakala tiada apa-apa tumbuh di kawasan pengasingan silikon dioksida atau silikon nitrida. Proses ini sebenarnya adalah "persaingan" antara epitaksi dan CVD—pada permukaan silikon monohabluran, atom boleh berhijrah dengan pantas dan mencari kedudukan kekisi untuk membentuk lapisan epitaxial; pada permukaan penebat, nukleasi atom adalah perlahan, dan bahan polihablur atau amorf yang terdeposit terakhir boleh digores secara terpilih.

Pemendapan Berterusan Epitaksi dan Polihabluran: Dalam pembuatan NAND 3D, kadangkala perlu terlebih dahulu menumbuhkan silikon monohablur secara epitaksi sebagai lapisan benih, dan kemudian beralih kepada mod CVD untuk mendepositkan silikon polihabluran untuk mengisi parit. Peralatan epitaxial yang sama boleh bertukar secara bebas antara mod monohablur dan polihablur dengan melaraskan nisbah suhu dan gas.

Epitaksi + Pemendapan dalam Teknologi Silikon Tertekan: Silikon Germanium ditanam secara epitaksi di kawasan sumber dan longkang PMOS, dan pad tekanan silikon nitrida secara serentak didepositkan padanya. Kedua-duanya bekerjasama untuk memperkenalkan tekanan mampatan saluran dan meningkatkan mobiliti lubang.

V. Kesimpulan

Epitaxy dan CVD mewakili dua pendekatan yang berbeza: satu, mengejar "replikasi sempurna peringkat atom," dan satu lagi, pragmatisme "pembentukan filem yang cekap." Mereka berkongsi prinsip asas tindak balas kimia fasa gas, namun berbeza dengan ketara dari segi kualiti kristal, tingkap suhu dan kadar pertumbuhan. Dengan melaraskan suhu dan kadar, mereka boleh saling tukar; melalui reka bentuk proses yang bijak, mereka boleh wujud bersama pada satu peranti dan berfungsi dalam proses yang sama. Kerjasama harmoni antara dua sepupu ini yang membolehkan cip memiliki saluran kristal tunggal yang sempurna dan gerbang polihablur padat dan lapisan dielektrik penebat, menyokong bangunan indah berbilion transistor yang bekerja bersama.

Semicorex menawarkan kualiti tinggiProduk salutan CVD. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Hubungi # telefon +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com