ما هي الاختلافات بين Epitaxy و CVD

في عملية ترسيب الأغشية الرقيقة لتصنيع الرقائق، غالبًا ما يتم ذكر تقنيتين معًا، إلا أنهما مختلفتان بشكل أساسي - الترسيب الفوقي وترسيب البخار الكيميائي. إنهم مثل أبناء العمومة، وكلاهما ينتمي إلى عائلة "نمو البخار"، ولكن بخصائص ونقاط قوة مميزة. في بعض الأحيان، يكونان منفصلين بشكل واضح؛ وفي أحيان أخرى، يمكنهم التحول إلى بعضهم البعض والتعايش في ظل ظروف محددة.

I. الفرق الأساسي: أحدهما هو النسخ والآخر هو الكتابة على الجدران

يعد ترسيب البخار الكيميائي (CVD) من أكثر طرق ترسيب الأغشية الرقيقة شيوعًا. مبدأها بسيط: يتم إدخال غاز يحتوي على العنصر المستهدف إلى غرفة التفاعل، حيث يحدث تفاعل كيميائي على سطح الرقاقة الساخنة، مما يؤدي إلى توليد طبقة رقيقة صلبة. يمكن أن تكون الأفلام الناتجة عن الأمراض القلبية الوعائية متعددة البلورات، أو غير متبلورة، أو أحادية البلورة، اعتمادًا على ظروف العملية. إنه مثل طلاء جدار، بغض النظر عن البنية البلورية للجدار، فإن الطلاء ببساطة يتصلب ويتحول إلى فيلم. ليس لدى ثاني أكسيد السيليكون المودع بالأمراض القلبية الوعائية، ونيتريد السيليكون، والسيليكون متعدد البلورات، وما إلى ذلك، متطلبات صارمة لمطابقة الشبكة مع الركيزة.

من ناحية أخرى، فإن المرثية هي "فرع نبيل" في عائلة الأمراض القلبية الوعائية. متطلباتها أكثر صرامة: يجب أن يكون للفيلم المترسب نفس البنية البلورية والاتجاه مثل الركيزة، مع "نمو" الذرات طبقة بعد طبقة لتكرار الترتيب الشبكي للركيزة بشكل مثالي. يشبه Epitaxy استخدام نفس القالب لنسخ الطوب - يجب أن يقوم الجدار المبني حديثًا بمحاذاة مفاصل الطوب في الجدار القديم بشكل مثالي. تتكون الطبقات الفوقي عادة من السيليكون أحادي البلورة، أو سيليكون الجرمانيوم، أو كربيد السيليكون، وما إلى ذلك، وتستخدم لبناء الهياكل الرئيسية مثل المنطقة النشطة والوصلات غير المتجانسة للترانزستورات.

ببساطة، كل الأمراض القلبية الوعائية هي أمراض القلب والأوعية الدموية، ولكن ليست كل الأمراض القلبية الوعائية هي أمراض القلب والأوعية الدموية. Epitaxy هو وضع "النسخ المتماثل أحادي البلورة" للأمراض القلبية الوعائية الذي يتم تحقيقه في ظل ظروف محددة.

ثانيا. الاختلافات في ظروف العملية

الأمراض القلبية الوعائية لديها نافذة عملية واسعة جدًا. يمكن أن تتراوح درجات الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى آلاف الدرجات المئوية، والضغوط من الضغط الجوي إلى بضعة باسكال، وأنواع الغازات متنوعة للغاية. أي عملية تسمح للغاز بالتفاعل وتشكيل طبقة رقيقة صلبة يمكن أن تسمى CVD. يمكن لأمراض القلب والأوعية الدموية المعززة بالبلازما ترسيب نيتريد السيليكون عند 300-400 درجة مئوية، و CVD منخفض الضغط عند 600-700 درجة مئوية، و CVD الضغط الجوي عند درجات حرارة أعلى من 900 درجة مئوية، وترسيب ثاني أكسيد السيليكون. لا يوجد لدى CVD أي متطلبات تقريبًا للركيزة، حيث يمكن ترسيب السيليكون والزجاج والمعادن وحتى البلاستيك (في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة).

من ناحية أخرى، فإن عملية النقش على المرثية لها نافذة عملية أضيق بكثير. ولنمو طبقة بلورية واحدة مثالية، يجب استيفاء ثلاثة شروط صارمة.

أولاً، يجب أن تكون الركيزة أحادية البلورة. الطبقة الفوقي هي استمرار للشبكة البلورية للركيزة. إذا كانت الركيزة نفسها متعددة البلورات أو غير متبلورة، فلا يمكن زراعة طبقة فوقية أحادية البلورة.

ثانيا يجب أن تكون درجة الحرارة مرتفعة بما فيه الكفاية. بالنسبة إلى تنضيد السيليكون، تكون درجة الحرارة عادةً 1000-1200 درجة مئوية؛ بالنسبة لطبقة كربيد السيليكون، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 1500-1600 درجة مئوية. توفر درجة الحرارة المرتفعة حركة سطحية كافية للذرات الممتزة، مما يسمح لها بالعثور على مواقعها الصحيحة في الشبكة البلورية.

ثالثا، يجب أن يكون معدل النمو بطيئا. قد يؤدي المعدل السريع جدًا إلى عدم توفر الوقت الكافي للذرات "للاصطفاف"، مما يؤدي إلى هياكل أو عيوب متعددة البلورات. تتراوح معدلات النمو النموذجية لنسيج السيليكون من 0.1 إلى 1 ميكرومتر في الدقيقة، بينما يمكن أن يصل ترسب الأمراض القلبية الوعائية للسيليكون متعدد البلورات بسهولة إلى 10 ميكرومتر في الدقيقة.

وعلاوة على ذلك، يتطلب النفوق نظافة عالية للغاية للغرفة؛ يمكن لأي ذرة شوائب أن تصبح مركزًا للخلل، مما يعرض سلامة البلورة المفردة للخطر.

ثالثا. التحويل البيني

في ظل ظروف معينة، يمكن تحويل النفوق والأمراض القلبية الوعائية.

من CVD إلى Epitaxy: إذا كانت الركيزة عبارة عن سيليكون أحادي البلورات، وكانت درجة حرارة الترسيب مرتفعة بدرجة كافية وكان معدل النمو بطيئًا بما فيه الكفاية، فيمكن تحويل عملية CVD، التي تنتج عادةً السيليكون متعدد البلورات، إلى تنخر أحادي البلورات. على سبيل المثال، يؤدي الترسيب بالسيلان إلى درجة حرارة أقل من 900 درجة مئوية إلى إنتاج السيليكون متعدد البلورات؛ إن رفع درجة الحرارة إلى 1050 درجة مئوية مع خفض الضغط الجزئي للسيلان يسمح بنمو طبقة الفوقي أحادية البلورية على ركيزة من السيليكون أحادي البلورية. هذا هو المبدأ الأساسي للنمو الفوقي - من خلال زيادة معدل الانتشار السطحي، تتاح للذرات فرصة "العثور" على مواقع شبكية.

من الفوقي إلى الأمراض القلبية الوعائية: إذا لم تكن درجة الحرارة مرتفعة بما فيه الكفاية، أو كان معدل النمو سريعًا جدًا، فإن العملية الفوقي سوف "تتدهور" إلى ترسب متعدد البلورات أو غير متبلور. على سبيل المثال، قد تؤدي محاولة تنمية السيليكون الفوقي في درجات حرارة منخفضة إلى إنتاج السيليكون غير المتبلور؛ النفوق بمعدلات عالية قد يعرض مكونات متعددة البلورات. في الصناعة، يُستخدم هذا "التحلل" أحيانًا بشكل متعمد لإنتاج أغشية رقيقة من السيليكون متعدد البلورات. على سبيل المثال، في حشو الخنادق، يتم ترسيب طبقة من السيليكون غير المتبلور أولاً عند درجة حرارة منخفضة كمخزن مؤقت، ثم يتم تلدينها عند درجة حرارة عالية لبلورتها.

رابعا. التعايش والتكافل

في عمليات التصنيع المتقدمة، غالبًا ما تتعايش النفوق والأمراض القلبية الوعائية في نفس المعدات، بل وتتعاونان في نفس خطوة العملية.

النضوج الانتقائي هو مثال نموذجي. في عمليات رفع استنزاف المصدر، يحتاج السيليكون الفوقي إلى النمو بشكل انتقائي في مناطق السيليكون أحادية البلورة المكشوفة، بينما لا ينمو أي شيء في مناطق عزل ثاني أكسيد السيليكون أو نيتريد السيليكون. هذه العملية هي في الواقع "منافسة" بين النفوق والأمراض القلبية الوعائية - على سطح السيليكون أحادي البلورة، يمكن للذرات أن تهاجر بسرعة وتجد مواقع شبكية لتشكل طبقة فوقية؛ على الأسطح العازلة، تكون النواة الذرية بطيئة، ويمكن حفر المادة المتعددة البلورات أو المواد غير المتبلورة النهائية بشكل انتقائي.

الترسيب المستمر لل Epitaxy و Polycrystalline: في تصنيع NAND ثلاثي الأبعاد، في بعض الأحيان يكون من الضروري أولاً زراعة السيليكون أحادي البلورات بشكل الفوقي كطبقة بذرة، ثم التبديل إلى وضع CVD لترسيب السيليكون متعدد البلورات لملء الخنادق. يمكن لنفس المعدات الفوقي التبديل بحرية بين الوضعين أحادي البلورات ومتعدد البلورات عن طريق ضبط نسبة درجة الحرارة والغاز.

Epitaxy + Deposit in Strained Silicon Technology: يتم زراعة سيليكون الجرمانيوم بشكل فوقي في مناطق المصدر والصرف لـ PMOS، ويتم ترسيب وسادة ضغط نيتريد السيليكون عليه في نفس الوقت. يعمل الاثنان معًا لإدخال ضغط ضغط القناة وتحسين حركة الثقب.

خامسا الاستنتاج

يمثل Epitaxy وCVD نهجين متميزين: الأول، السعي إلى "التكاثر المثالي على المستوى الذري"، والآخر، البراغماتية المتمثلة في "التكوين الفعال للفيلم". وهي تشترك في المبادئ الأساسية للتفاعلات الكيميائية في الطور الغازي، ولكنها تختلف بشكل كبير من حيث جودة البلورة، ونافذة درجة الحرارة، ومعدل النمو. ومن خلال ضبط درجة الحرارة والمعدل، يمكن تحويلهما معًا؛ ومن خلال تصميم العمليات المبتكر، يمكنهم التواجد معًا على جهاز واحد والعمل في نفس العملية. إن هذا التعاون المتناغم بين هذين أبناء العمومة هو الذي يسمح للرقائق بامتلاك قنوات مثالية أحادية البلورة وبوابات متعددة البلورات كثيفة وطبقات عازلة عازلة، مما يدعم الصرح الرائع لمليارات الترانزستورات التي تعمل معًا.

تقدم Semicorex جودة عاليةمنتجات طلاء الأمراض القلبية الوعائية. إذا كانت لديك أي استفسارات أو كنت بحاجة إلى تفاصيل إضافية، فلا تتردد في الاتصال بنا.

هاتف الاتصال رقم +86-13567891907

البريد الإلكتروني: sales@semicorex.com