एपिटैक्सी और सीवीडी के बीच क्या अंतर हैं?

चिप निर्माण की पतली-फिल्म जमाव प्रक्रिया में, दो प्रौद्योगिकियों का अक्सर एक साथ उल्लेख किया जाता है, फिर भी वे मौलिक रूप से भिन्न होते हैं-एपिटैक्सी और रासायनिक वाष्प जमाव। वे चचेरे भाई-बहनों की तरह हैं, दोनों "वाष्प विकास" परिवार से संबंधित हैं, लेकिन अलग-अलग विशेषताओं और शक्तियों के साथ। कभी-कभी, वे स्पष्ट रूप से अलग होते हैं; अन्य समय में, वे एक-दूसरे में बदल सकते हैं और विशिष्ट परिस्थितियों में सह-अस्तित्व में रह सकते हैं।

I. मौलिक अंतर: एक है नकल करना, दूसरा है भित्तिचित्र

रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) सबसे आम पतली फिल्म जमाव विधि है। इसका सिद्धांत सरल है: लक्ष्य तत्व वाली गैस को प्रतिक्रिया कक्ष में पेश किया जाता है, जहां गर्म वेफर सतह पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, जिससे एक ठोस पतली फिल्म बनती है। प्रक्रिया की स्थितियों के आधार पर सीवीडी-जनित फिल्में पॉलीक्रिस्टलाइन, अनाकार या एकल-क्रिस्टलीय हो सकती हैं। यह एक दीवार को पेंट करने जैसा है - दीवार की क्रिस्टल संरचना के बावजूद, पेंट बस एक फिल्म में जम जाता है। सीवीडी-जमा सिलिकॉन डाइऑक्साइड, सिलिकॉन नाइट्राइड, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन इत्यादि में सब्सट्रेट के साथ सख्त जाली मिलान आवश्यकताएं नहीं होती हैं।

दूसरी ओर, एपिटाफिंग, सीवीडी परिवार में एक "महान शाखा" है। इसकी आवश्यकताएं बहुत अधिक कठोर हैं: जमा की गई फिल्म में सब्सट्रेट के समान क्रिस्टल संरचना और अभिविन्यास होना चाहिए, सब्सट्रेट की जाली व्यवस्था को पूरी तरह से दोहराने के लिए परमाणुओं की परत दर परत "बढ़ती" होनी चाहिए। एपिटैक्सी ईंटों की नकल करने के लिए उसी टेम्पलेट का उपयोग करने जैसा है - नव निर्मित दीवार को पुरानी दीवार के ईंट जोड़ों को पूरी तरह से संरेखित करना चाहिए। एपिटैक्सियल परतें आमतौर पर एकल-क्रिस्टलीय सिलिकॉन, जर्मेनियम सिलिकॉन, सिलिकॉन कार्बाइड आदि होती हैं, जिनका उपयोग ट्रांजिस्टर के सक्रिय क्षेत्र और हेटेरोजंक्शन जैसी प्रमुख संरचनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है।

सीधे शब्दों में कहें तो सभी एपिटैक्सी सीवीडी हैं, लेकिन सभी सीवीडी एपिटैक्सी नहीं हैं। एपिटैक्सी विशिष्ट परिस्थितियों में प्राप्त सीवीडी का एक "एकल-क्रिस्टल प्रतिकृति" मोड है।

द्वितीय. प्रक्रिया शर्तों में अंतर

सीवीडी में एक बहुत विस्तृत प्रक्रिया विंडो है। तापमान कमरे के तापमान से लेकर हजारों डिग्री सेल्सियस तक हो सकता है, दबाव वायुमंडलीय दबाव से लेकर कुछ पास्कल तक हो सकता है और गैसों के प्रकार बेहद विविध हैं। कोई भी प्रक्रिया जो गैस को प्रतिक्रिया करने और एक ठोस पतली फिल्म बनाने की अनुमति देती है उसे सीवीडी कहा जा सकता है। प्लाज्मा-संवर्धित सीवीडी 300-400 डिग्री सेल्सियस पर सिलिकॉन नाइट्राइड, 600-700 डिग्री सेल्सियस पर कम दबाव सीवीडी और 900 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर वायुमंडलीय दबाव सीवीडी, सिलिकॉन डाइऑक्साइड जमा कर सकता है। सीवीडी को सब्सट्रेट के लिए लगभग कोई आवश्यकता नहीं है - सिलिकॉन, कांच, धातु और यहां तक ​​​​कि प्लास्टिक (कम तापमान की स्थिति में) सभी को जमा किया जा सकता है।

दूसरी ओर, एपिटैफ़िंग में बहुत संकीर्ण प्रक्रिया विंडो होती है। एक आदर्श एकल-क्रिस्टल परत विकसित करने के लिए, तीन कठोर शर्तों को पूरा करना होगा।

सबसे पहले, सब्सट्रेट एकल-क्रिस्टल होना चाहिए। एपिटैक्सियल परत सब्सट्रेट के क्रिस्टल जाली की निरंतरता है; यदि सब्सट्रेट स्वयं पॉलीक्रिस्टलाइन या अनाकार है, तो एकल-क्रिस्टल एपिटैक्सियल परत विकसित नहीं की जा सकती है।

दूसरा, तापमान काफी अधिक होना चाहिए। सिलिकॉन एपिटैक्सी के लिए, तापमान आमतौर पर 1000-1200°C होता है; सिलिकॉन कार्बाइड एपिटैक्सी के लिए, तापमान 1500-1600 डिग्री सेल्सियस तक भी पहुंच सकता है। उच्च तापमान अधिशोषित परमाणुओं के लिए पर्याप्त सतह गतिशीलता प्रदान करता है, जिससे उन्हें क्रिस्टल जाली में अपनी सही स्थिति खोजने की अनुमति मिलती है।

तीसरा, विकास दर धीमी होनी चाहिए. बहुत तेज़ गति के कारण परमाणुओं को "लाइन अप" करने के लिए पर्याप्त समय नहीं मिलेगा, जिसके परिणामस्वरूप पॉलीक्रिस्टलाइन संरचनाएं या दोष होंगे। सिलिकॉन एपिटैक्सी के लिए विशिष्ट वृद्धि दर 0.1-1 माइक्रोमीटर प्रति मिनट है, जबकि पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का सीवीडी जमाव आसानी से 10 माइक्रोमीटर प्रति मिनट तक पहुंच सकता है।

इसके अलावा, एपिटेक्सी को कक्ष की अत्यधिक उच्च सफाई की आवश्यकता होती है; कोई भी अशुद्धता परमाणु दोष केंद्र बन सकता है, जिससे एकल क्रिस्टल की अखंडता से समझौता हो सकता है।

तृतीय. अंतर्रूपांतरण

कुछ शर्तों के तहत, एपिटेक्सी और सीवीडी को परस्पर परिवर्तित किया जा सकता है।

सीवीडी से एपिटैक्सी तक: यदि सब्सट्रेट मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन है, और जमाव तापमान काफी अधिक है और विकास दर काफी धीमी है, तो सीवीडी प्रक्रिया, जो सामान्य रूप से पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उत्पादन करती है, को मोनोक्रिस्टलाइन एपिटैक्सी में तब्दील किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 900 डिग्री सेल्सियस से नीचे सिलेन के जमाव से पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन प्राप्त होता है; सिलेन आंशिक दबाव को कम करते हुए तापमान को 1050 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने से मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सब्सट्रेट पर एक मोनोक्रिस्टलाइन एपिटैक्सियल परत के विकास की अनुमति मिलती है। यह एपिटैक्सियल वृद्धि का मूल सिद्धांत है - सतह के प्रसार दर को बढ़ाकर, परमाणुओं को जाली की स्थिति "खोजने" का अवसर मिलता है।

एपिटेक्सिअल से सीवीडी तक: यदि तापमान पर्याप्त अधिक नहीं है, या विकास दर बहुत तेज़ है, तो एपिटेक्सिअल प्रक्रिया पॉलीक्रिस्टलाइन या अनाकार जमाव में "विघटित" हो जाएगी। उदाहरण के लिए, कम तापमान पर सिलिकॉन को विशेष रूप से विकसित करने का प्रयास करने से सिलिकॉन अनाकार हो सकता है; उच्च दर पर एपिटेक्सी पॉलीक्रिस्टलाइन घटकों को पेश कर सकता है। उद्योग में, इस "गिरावट" का उपयोग कभी-कभी जानबूझकर पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पतली फिल्मों को विकसित करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, ट्रेंच फिलिंग में, अनाकार सिलिकॉन की एक परत को पहले बफर के रूप में कम तापमान पर जमा किया जाता है, और फिर इसे क्रिस्टलीकृत करने के लिए उच्च तापमान पर एनील्ड किया जाता है।

चतुर्थ. सहअस्तित्व और सहजीवन

उन्नत विनिर्माण प्रक्रियाओं में, एपिटैक्सी और सीवीडी अक्सर एक ही उपकरण में सह-अस्तित्व में होते हैं, और यहां तक ​​कि एक ही प्रक्रिया चरण में सहयोग भी करते हैं।

चयनात्मक एपिटेक्सी एक विशिष्ट उदाहरण है। स्रोत-नाली लिफ्ट प्रक्रियाओं में, एपिटैक्सियल सिलिकॉन को उजागर मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन क्षेत्रों में चुनिंदा रूप से उगाने की आवश्यकता होती है, जबकि सिलिकॉन डाइऑक्साइड या सिलिकॉन नाइट्राइड अलगाव क्षेत्रों में कुछ भी नहीं बढ़ता है। यह प्रक्रिया वास्तव में एपिटैक्सियल और सीवीडी के बीच एक "प्रतिस्पर्धा" है - मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की सतह पर, परमाणु तेजी से स्थानांतरित हो सकते हैं और एपिटैक्सियल परत बनाने के लिए जाली की स्थिति पा सकते हैं; इन्सुलेटिंग सतहों पर, परमाणु न्यूक्लियेशन धीमा होता है, और अंतिम जमा पॉलीक्रिस्टलाइन या अनाकार सामग्री को चुनिंदा रूप से हटाया जा सकता है।

एपिटैक्सी और पॉलीक्रिस्टलाइन का निरंतर जमाव: 3डी नंद निर्माण में, कभी-कभी पहले एपीटैक्सियल रूप से मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन को बीज परत के रूप में विकसित करना आवश्यक होता है, और फिर खाइयों को भरने के लिए पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन जमा करने के लिए सीवीडी मोड पर स्विच करना आवश्यक होता है। वही एपिटैक्सियल उपकरण तापमान और गैस अनुपात को समायोजित करके मोनोक्रिस्टलाइन और पॉलीक्रिस्टलाइन मोड के बीच स्वतंत्र रूप से स्विच कर सकता है।

एपिटैक्सी + स्ट्रेन्ड सिलिकॉन टेक्नोलॉजी में जमाव: जर्मेनियम सिलिकॉन को पीएमओएस के स्रोत और नाली क्षेत्रों में एपिटेक्सिअल रूप से उगाया जाता है, और एक सिलिकॉन नाइट्राइड स्ट्रेस पैड एक साथ उस पर सीवीडी जमा होता है। चैनल कंप्रेसिव स्ट्रेस को पेश करने और छेद की गतिशीलता में सुधार करने के लिए दोनों मिलकर काम करते हैं।

वी. निष्कर्ष

एपिटैक्सी और सीवीडी दो अलग-अलग दृष्टिकोणों का प्रतिनिधित्व करते हैं: एक, "परमाणु-स्तर की सही प्रतिकृति" की खोज, और दूसरा, "कुशल फिल्म निर्माण" की व्यावहारिकता। वे गैस-चरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं के मूलभूत सिद्धांतों को साझा करते हैं, फिर भी क्रिस्टल गुणवत्ता, तापमान विंडो और विकास दर के मामले में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होते हैं। तापमान और दर को समायोजित करके, उन्हें आपस में परिवर्तित किया जा सकता है; सरल प्रक्रिया डिज़ाइन के माध्यम से, वे एक ही डिवाइस पर सह-अस्तित्व में रह सकते हैं और एक ही प्रक्रिया में काम कर सकते हैं। यह इन दो चचेरे भाइयों के बीच सामंजस्यपूर्ण सहयोग है जो चिप्स को पूर्ण एकल-क्रिस्टल चैनल और घने पॉलीक्रिस्टलाइन गेट्स और इन्सुलेट ढांकता हुआ परतों को रखने की अनुमति देता है, जो एक साथ काम करने वाले अरबों ट्रांजिस्टर की शानदार इमारत का समर्थन करते हैं।

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