Ano ang mga pagkakaiba sa pagitan ng epitaxy at CVD

Sa proseso ng thin-film deposition ng paggawa ng chip, dalawang teknolohiya ang madalas na binanggit nang magkasama, ngunit sa panimula ay magkaiba sila—epitaxy at chemical vapor deposition. Para silang magpinsan, parehong kabilang sa "vapor growth" na pamilya, ngunit may mga natatanging katangian at lakas. Minsan, malinaw na hiwalay sila; sa ibang pagkakataon, maaari silang magbago sa isa't isa at magkakasamang mabuhay sa ilalim ng mga partikular na kondisyon.

I. Pangunahing Pagkakaiba: Ang Isa ay Pagkopya, ang Iba ay Graffiti

Ang Chemical Vapor Deposition (CVD) ay ang pinakakaraniwang paraan ng thin film deposition. Ang prinsipyo nito ay simple: ang isang gas na naglalaman ng target na elemento ay ipinakilala sa isang silid ng reaksyon, kung saan ang isang kemikal na reaksyon ay nangyayari sa pinainit na ibabaw ng wafer, na bumubuo ng isang solidong manipis na pelikula. Ang mga pelikulang nabuo ng CVD ay maaaring polycrystalline, amorphous, o single-crystalline, depende sa mga kondisyon ng proseso. Ito ay tulad ng pagpipinta ng isang pader—anuman ang kristal na istraktura ng dingding, ang pintura ay nagiging isang pelikula lamang. Ang CVD-deposited na silicon dioxide, silicon nitride, polycrystalline silicon, atbp., ay walang mahigpit na mga kinakailangan sa pagtutugma ng sala-sala sa substrate.

Ang epitaphing, sa kabilang banda, ay isang "marangal na sangay" sa pamilyang CVD. Ang mga kinakailangan nito ay mas mahigpit: ang nakadeposito na pelikula ay dapat na may parehong kristal na istraktura at oryentasyon tulad ng substrate, na may mga atom na "lumalaki" na patong-patong upang perpektong kopyahin ang pagsasaayos ng lattice ng substrate. Ang epitaxy ay tulad ng paggamit ng parehong template upang kopyahin ang mga brick-ang bagong gawang pader ay dapat na perpektong ihanay ang mga brick joint ng lumang pader. Ang mga epitaxial layer ay karaniwang single-crystalline na silicon, germanium silicon, silicon carbide, atbp., na ginagamit upang bumuo ng mga pangunahing istruktura tulad ng aktibong rehiyon at heterojunction ng mga transistor.

Sa madaling salita, lahat ng epitaxy ay CVD, ngunit hindi lahat ng CVD ay epitaxy. Ang epitaxy ay isang "single-crystal replication" na mode ng CVD na nakamit sa ilalim ng mga partikular na kundisyon.

II. Mga Pagkakaiba sa Kondisyon ng Proseso

Ang CVD ay may napakalawak na window ng proseso. Ang mga temperatura ay maaaring mula sa temperatura ng silid hanggang sa libu-libong degrees Celsius, mga presyon mula sa atmospheric pressure hanggang sa ilang Pascal, at ang mga uri ng mga gas ay lubhang magkakaiba. Anumang proseso na nagpapahintulot sa isang gas na mag-react at bumuo ng isang solidong manipis na pelikula ay maaaring tawaging CVD. Ang plasma-enhanced CVD ay maaaring magdeposito ng silicon nitride sa 300-400°C, low-pressure CVD sa 600-700°C, at atmospheric pressure CVD sa mga temperaturang higit sa 900°C, na nagdedeposito ng silicon dioxide. Ang CVD ay halos walang mga kinakailangan para sa substrate-silicon, salamin, metal, at kahit na mga plastik (sa ilalim ng mababang temperatura na mga kondisyon) ay maaaring lahat ay ideposito.

Ang epitaphing, sa kabilang banda, ay may mas makitid na window ng proseso. Upang mapalago ang isang perpektong single-crystal layer, tatlong mahigpit na kondisyon ang dapat matugunan.

Una, ang substrate ay dapat na single-crystal. Ang epitaxial layer ay isang pagpapatuloy ng crystal lattice ng substrate; kung ang substrate mismo ay polycrystalline o amorphous, ang isang single-crystal epitaxial layer ay hindi maaaring lumaki.

Pangalawa, ang temperatura ay dapat na sapat na mataas. Para sa silicon epitaxy, ang temperatura ay karaniwang 1000-1200°C; para sa silicon carbide epitaxy, ang temperatura ay maaaring umabot sa 1500-1600°C. Ang mataas na temperatura ay nagbibigay ng sapat na mobility sa ibabaw para sa mga adsorbed atoms, na nagpapahintulot sa kanila na mahanap ang kanilang mga tamang posisyon sa crystal lattice.

Pangatlo, dapat mabagal ang growth rate. Masyadong mabilis ang isang rate ay magiging sanhi ng mga atom na walang sapat na oras upang "pumila," na magreresulta sa mga polycrystalline na istruktura o mga depekto. Ang karaniwang mga rate ng paglago para sa silicon epitaxy ay 0.1-1 micrometers kada minuto, habang ang CVD deposition ng polycrystalline silicon ay madaling umabot ng 10 micrometers kada minuto.

Higit pa rito, ang epitaxy ay nangangailangan ng napakataas na kalinisan ng silid; anumang impurity atom ay maaaring maging sentro ng depekto, na nakompromiso ang integridad ng nag-iisang kristal.

III. Interconversion

Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang epitaxy at CVD ay maaaring i-interconvert.

Mula sa CVD hanggang Epitaxy: Kung ang substrate ay monocrystalline silicon, at ang temperatura ng deposition ay sapat na mataas at ang rate ng paglago ay sapat na mabagal, ang proseso ng CVD, na karaniwang gumagawa ng polycrystalline silicon, ay maaaring gawing monocrystalline epitaxy. Halimbawa, ang deposition na may silane sa ibaba 900°C ay nagbubunga ng polycrystalline silicon; ang pagtaas ng temperatura sa 1050°C habang ang pagbaba ng silane partial pressure ay nagbibigay-daan para sa paglaki ng isang monocrystalline epitaxial layer sa isang monocrystalline silicon substrate. Ito ang pangunahing prinsipyo ng epitaxial growth—sa pamamagitan ng pagtaas ng surface diffusion rate, ang mga atomo ay may pagkakataong "makahanap" ng mga posisyon ng sala-sala.

Mula sa Epitaxy hanggang CVD: Kung ang temperatura ay hindi sapat na mataas, o ang rate ng paglago ay masyadong mabilis, ang proseso ng epitaxial ay "degenerate" sa polycrystalline o amorphous deposition. Halimbawa, ang pagtatangka sa epitaxially na palaguin ang silikon sa mababang temperatura ay maaaring magresulta sa amorphous na silikon; Ang epitaxy sa mataas na rate ay maaaring magpakilala ng mga polycrystalline na bahagi. Sa industriya, ang "degradation" na ito ay minsan sadyang ginagamit upang palaguin ang polycrystalline silicon thin films. Halimbawa, sa pagpuno ng trench, ang isang layer ng amorphous na silicon ay unang idineposito sa isang mababang temperatura bilang isang buffer, at pagkatapos ay annealed sa isang mataas na temperatura upang gawing kristal ito.

IV. Coexistence at Symbiosis

Sa mga advanced na proseso ng pagmamanupaktura, ang epitaxy at CVD ay madalas na magkasama sa parehong kagamitan, at kahit na nagtutulungan sa parehong hakbang sa proseso.

Ang selective epitaxy ay isang tipikal na halimbawa. Sa mga proseso ng source-drain lift, kailangang piliing palaguin ang epitaxial silicon sa mga nakalantad na monocrystalline silicon na rehiyon, habang walang tumutubo sa silicon dioxide o silicon nitride isolation region. Ang prosesong ito ay talagang isang "kumpetisyon" sa pagitan ng epitaxy at CVD—sa ibabaw ng monocrystalline na silicon, ang mga atom ay maaaring mabilis na lumipat at makahanap ng mga posisyon ng sala-sala upang bumuo ng isang epitaxial layer; sa mga insulating surface, ang atomic nucleation ay mabagal, at ang huling nadeposito na polycrystalline o amorphous na materyal ay maaaring piliing iukit.

Patuloy na Pagdeposito ng Epitaxy at Polycrystalline: Sa pagmamanupaktura ng 3D NAND, minsan ay kinakailangan munang palaguin ang monocrystalline na silicon bilang isang layer ng binhi, at pagkatapos ay lumipat sa CVD mode upang magdeposito ng polycrystalline silicon upang punan ang mga trench. Ang parehong epitaxial na kagamitan ay maaaring malayang lumipat sa pagitan ng monocrystalline at polycrystalline mode sa pamamagitan ng pagsasaayos ng temperatura at gas ratio.

Epitaxy + Deposition sa Strained Silicon Technology: Ang Germanium silicon ay epitaxially grown sa source at drain region ng PMOS, at ang isang silicon nitride stress pad ay sabay-sabay na idineposito dito ang CVD. Ang dalawa ay nagtutulungan upang ipakilala ang channel compressive stress at mapabuti ang mobility ng butas.

V. Konklusyon

Ang Epitaxy at CVD ay kumakatawan sa dalawang natatanging diskarte: ang isa, ang pagtugis ng "perpektong pagtitiklop sa antas ng atom," at ang isa pa, ang pragmatismo ng "mahusay na pagbuo ng pelikula." Ibinahagi nila ang mga pangunahing prinsipyo ng mga reaksyong kemikal ng gas-phase, ngunit malaki ang pagkakaiba sa mga tuntunin ng kalidad ng kristal, window ng temperatura, at rate ng paglago. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng temperatura at rate, maaari silang i-interconvert; sa pamamagitan ng mapanlikhang disenyo ng proseso, maaari silang magkakasamang mabuhay sa isang aparato at gumana sa parehong proseso. Ang maayos na pagtutulungan ng dalawang magpinsan na ito ang nagbibigay-daan sa mga chips na magkaroon ng parehong perpektong single-crystal channel at siksik na polycrystalline gate at insulating dielectric layer, na sumusuporta sa napakagandang edipisyo ng bilyun-bilyong transistor na nagtutulungan.

Nag-aalok ang Semicorex ng mataas na kalidadMga produktong patong ng CVD. Kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng karagdagang mga detalye, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.

Makipag-ugnayan sa telepono # +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com