Zein dira epitaxiaren eta CVDren arteko desberdintasunak

Txipak fabrikatzeko film meheko deposizio-prozesuan, bi teknologia aipatu ohi dira elkarrekin, baina funtsean desberdinak dira: epitaxia eta lurrun-deposizio kimikoa. Lehengusuak bezalakoak dira, biak "lurrun-hazkundea" familiakoak, baina ezaugarri eta indar ezberdinekin. Batzuetan, argi eta garbi bereizten dira; beste batzuetan, elkarren bilaka daitezke eta baldintza zehatzetan elkarbizitzen dira.

I. Oinarrizko aldea: bata kopiatzea da, bestea grafitiak

Lurrun Kimikoen Deposizioa (CVD) film meheen metaketa metodo ohikoena da. Bere printzipioa sinplea da: xede-elementua duen gas bat erreakzio-ganbera batean sartzen da, non erreakzio kimiko bat gertatzen den oblearen gainazalean, film mehe solido bat sortuz. CVD-k sortutako filmak polikristalinoak, amorfoak edo kristal bakarrekoak izan daitezke, prozesuaren baldintzen arabera. Horma bat margotzea bezalakoa da; hormaren kristalezko egitura edozein dela ere, pintura film batean solidotzen da. CVD-k metatutako silizio dioxidoak, silizio nitruroak, silizio polikristalinoak, etab., ez dute sarearekin lotzeko baldintza zorrotzik substratuarekin.

Epitafioa, berriz, CVD familiako "adar noblea" da. Bere eskakizunak askoz zorrotzagoak dira: metatutako filmak substratuaren kristal egitura eta orientazio bera izan behar du, atomoak geruzaz geruza "hazten" direlarik substratuaren sarearen antolamendua ezin hobeto errepikatzeko. Epitaxia adreiluak kopiatzeko txantiloi bera erabiltzea bezalakoa da; eraiki berri den hormak horma zaharraren adreilu junturak ezin hobeto lerrokatu behar ditu. Geruza epitaxialak normalean silizio kristalino bakarrekoa, germanio silizioa, silizio karburoa, etab. dira, eta transistoreen eskualde aktiboa eta heterojunturak bezalako funtsezko egiturak eraikitzeko erabiltzen dira.

Besterik gabe, epitaxia guztiak CVD dira, baina CVD guztiak ez dira epitaxia. Epitaxia CVDaren "kristal bakarreko erreplikazioa" modu bat da, baldintza zehatzetan lortzen dena.

II. Prozesu-baldintzen desberdintasunak

CVD-k prozesu-leiho oso zabala du. Tenperaturak giro-tenperaturatik milaka gradu Celsius artekoak izan daitezke, presio atmosferikotik Pascal gutxi batzuetaraino, eta gas motak oso anitzak dira. Gas bati erreakzionatu eta film solido mehe bat osatzea ahalbidetzen duen edozein prozesu dei daiteke CVD. Plasma hobetutako CVD silizio nitruroa 300-400 °C-tan jar dezake, presio baxuko CVD 600-700 °C-tan eta presio atmosferikoa CVD 900 °C-tik gorako tenperaturan, silizio dioxidoa metatuz. CVD-k ez du ia baldintzarik substraturako: silizioa, beira, metalak eta baita plastikoak ere (tenperatura baxuko baldintzetan) metatu daitezke.

Epitafioak, berriz, prozesu-leiho askoz estuagoa du. Kristal bakarreko geruza perfektua hazteko, hiru baldintza zorrotz bete behar dira.

Lehenik eta behin, substratuak kristal bakarrekoa izan behar du. Geruza epitaxiala substratuaren kristal-sarearen jarraipena da; substratua bera polikristalinoa edo amorfoa bada, ezin da kristal bakarreko geruza epitaxial bat hazi.

Bigarrenik, tenperatura nahikoa altua izan behar da. Silizio epitaxirako, tenperatura normalean 1000-1200 °C izaten da; silizio karburoaren epitaxirako, tenperatura 1500-1600 °C-ra ere irits daiteke. Tenperatura altuak gainazaleko mugikortasun nahikoa ematen die adsorbatutako atomoei, sare kristalean euren posizio egokiak aurkitzeko aukera ematen die.

Hirugarrenik, hazkunde-tasa motela izan behar da. Abiadura azkarregiak atomoek "lerroan jartzeko" denbora nahikorik ez izatea eragingo luke, egitura edo akats polikristalinoak sortuz. Silizio epitaxiaren hazkunde-tasa tipikoak minutuko 0,1-1 mikrometrokoak dira, eta silizio polikristalinoaren CVD deposizioa erraz irits daiteke minutuko 10 mikrometrora.

Gainera, epitaxiak ganbararen garbitasun oso handia eskatzen du; edozein ezpurutasun-atomo akatsen zentro bihur daiteke, kristal bakarraren osotasuna arriskuan jarriz.

III. Interkonbertsioa

Baldintza jakin batzuetan, epitaxia eta CVD elkarrekin bihur daitezke.

CVD-tik Epitaxira: substratua silizio monokristalinoa bada, eta jalkitze-tenperatura nahikoa altua bada eta hazkuntza-tasa nahikoa motela bada, CVD prozesua, normalean silizio polikristalinoa ekoiztuko lukeena, epitaxia monokristalino bihurtu daiteke. Adibidez, 900°C-tik beherako silanoarekin jalkitzeak silizio polikristalinoa ematen du; tenperatura 1050 °C-ra igotzeak silanoaren presio partziala jaistea ahalbidetzen du geruza epitaxial monokristalino bat haztea siliziozko substratu monokristalino batean. Hau da hazkunde epitaxialaren oinarrizko printzipioa: gainazaleko difusio-tasa handituz, atomoek sare-posizioak "aurkitzeko" aukera dute.

Epitaxiatik CVDra: tenperatura nahikoa altua ez bada, edo hazkunde-tasa azkarregia bada, prozesu epitaxiala "degeneratuko" da deposizio polikristalino edo amorfo bihurtuz. Adibidez, tenperatura baxuetan silizioa epitaxialki hazten saiatzeak silizio amorfoa sor dezake; epitaxiak tasa handietan osagai polikristalinoak sar ditzake. Industrian, batzuetan, "degradazio" hori nahita erabiltzen da silizio polikristalino film meheak hazteko. Esaterako, lubakiak betetzean, silizio amorfo-geruza bat tenperatura baxuan metatzen da buffer gisa, eta gero tenperatura altuan erretzen da hura kristalizatzeko.

IV. Elkarbizitza eta Sinbiosia

Fabrikazio-prozesu aurreratuetan, epitaxia eta CVD sarritan elkarrekin bizi dira ekipo berean, eta prozesu-urrats berean elkarlanean aritzen dira.

Epitaxia selektiboa adibide tipikoa da. Iturburu-draina igotzeko prozesuetan, silizio epitaxiala modu selektiboan hazi behar da bistako silizio monokristalinoen eskualdeetan, eta ezer ez da hazten silizio dioxidoa edo silizio nitruroa isolatzeko eskualdeetan. Prozesu hau epitaxiaren eta CVDren arteko "lehiaketa" bat da benetan: silizio monokristalinoaren gainazalean, atomoak azkar migratu eta sare-posizioak aurki ditzakete epitaxial geruza bat osatzeko; gainazal isolatzaileetan, nukleazio atomikoa motela da, eta metatutako azken material polikristalinoa edo amorfoa selektiboki grabatu daiteke.

Epitaxia eta Polikristalinoaren Etengabeko Deposizioa: 3D NAND fabrikazioan, batzuetan beharrezkoa da silizio monokristalinoa epitaxialki hazi hazi-geruza gisa, eta ondoren CVD modura aldatzea silizio polikristalinoa lubakiak betetzeko. Ekipamendu epitaxial berdinak modu monokristalino eta polikristalinoen artean libreki alda ditzake tenperatura eta gas erlazioa egokituz.

Epitaxia + Deposizioa silizio tentsioaren teknologian: germanio silizioa epitaxialki hazten da PMOS-en iturburu eta drainatze-eskualdeetan, eta silizio nitrurozko tentsio-kutxa bat CVD jartzen da aldi berean. Biek elkarrekin lan egiten dute kanalaren konpresio-esfortzua sartzeko eta zuloen mugikortasuna hobetzeko.

V. Ondorioa

Epitaxiak eta CVDk bi ikuspegi bereizten dituzte: bata, "maila atomikoko erreplikazio perfektua" bilatzea eta, bestea, "filmaren eraketa eraginkorra" pragmatismoa. Gas-faseko erreakzio kimikoen oinarrizko printzipioak partekatzen dituzte, baina nabarmen desberdintzen dira kristalen kalitateari, tenperatura-leihoari eta hazkunde-tasari dagokionez. Tenperatura eta tasa egokituz, elkarren artean bihur daitezke; prozesuen diseinu burutsuaren bidez, gailu bakarrean elkarrekin bizi daitezke eta prozesu berean lan egin dezakete. Bi lehengusu hauen arteko lankidetza harmoniatsu horri esker, txipei kristal bakarreko kanal perfektuak eta ate polikristalino trinkoak eta geruza dielektriko isolatzaileak edukitzea ahalbidetzen die, elkarrekin lan egiten duten milaka milioi transistoreren eraikin bikainari eusten diona.

Semicorex-ek kalitate handikoa eskaintzen duCVD estaldura produktuak. Kontsultarik baduzu edo xehetasun gehiago behar badituzu, ez izan zalantzarik eta jarri gurekin harremanetan.

Harremanetarako telefono zenbakia +86-13567891907

Posta elektronikoa: sales@semicorex.com