సెమీకండక్టర్ ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ అంటే ఏమిటి?

సంపూర్ణ స్ఫటికాకార బేస్ లేయర్‌పై ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లు లేదా సెమీకండక్టర్ పరికరాలను నిర్మించడం ఉత్తమం. దిఎపిటాక్సీసెమీకండక్టర్ తయారీలో (epi) ప్రక్రియ ఒక స్ఫటికాకార ఉపరితలంపై సాధారణంగా 0.5 నుండి 20 మైక్రాన్‌ల వరకు ఉండే చక్కటి సింగిల్-స్ఫటికాకార పొరను జమ చేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. సెమీకండక్టర్ పరికరాల తయారీలో, ముఖ్యంగా సిలికాన్ పొరల తయారీలో ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ ఒక ముఖ్యమైన దశ.

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సీ (epi) ప్రక్రియ

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సీ యొక్క అవలోకనం

అది ఏమిటి సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సీ (epi) ప్రక్రియ స్ఫటికాకార ఉపరితలం పైన ఇచ్చిన దిశలో సన్నని స్ఫటికాకార పొర పెరుగుదలను అనుమతిస్తుంది.

లక్ష్యం సెమీకండక్టర్ తయారీలో, ఎలక్ట్రాన్‌లను పరికరం ద్వారా మరింత సమర్థవంతంగా రవాణా చేయడమే ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ యొక్క లక్ష్యం. సెమీకండక్టర్ పరికరాల నిర్మాణంలో, ఎపిటాక్సీ పొరలు శుద్ధి చేయడానికి మరియు నిర్మాణాన్ని ఏకరీతిగా చేయడానికి చేర్చబడ్డాయి.

ప్రక్రియ దిఎపిటాక్సీప్రక్రియ అదే పదార్థం యొక్క ఉపరితలంపై అధిక స్వచ్ఛత ఎపిటాక్సియల్ పొరల పెరుగుదలను అనుమతిస్తుంది. హెటెరోజంక్షన్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు (HBTలు) లేదా మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు (MOSFETలు) వంటి కొన్ని సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్‌లో, ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ సబ్‌స్ట్రేట్ నుండి భిన్నమైన పదార్థం యొక్క పొరను పెంచడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ, ఇది అధిక డోప్ చేయబడిన పదార్థం యొక్క పొరపై తక్కువ సాంద్రత కలిగిన డోప్డ్ పొరను పెంచడం సాధ్యం చేస్తుంది.

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ యొక్క అవలోకనం

అది ఏమిటి సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సీ (epi) ప్రక్రియ ఒక స్ఫటికాకార ఉపరితలం పైన ఇచ్చిన దిశలో ఒక సన్నని స్ఫటికాకార పొర వృద్ధిని అనుమతిస్తుంది.

సెమీకండక్టర్ తయారీలో లక్ష్యం, ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ యొక్క లక్ష్యం పరికరం ద్వారా రవాణా చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్‌లను మరింత సమర్థవంతంగా చేయడం. సెమీకండక్టర్ పరికరాల నిర్మాణంలో, ఎపిటాక్సీ పొరలు శుద్ధి చేయడానికి మరియు నిర్మాణాన్ని ఏకరీతిగా చేయడానికి చేర్చబడ్డాయి.

ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ అదే పదార్థం యొక్క ఉపరితలంపై అధిక స్వచ్ఛత ఎపిటాక్సియల్ పొరల పెరుగుదలను అనుమతిస్తుంది. హెటెరోజంక్షన్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు (HBTలు) లేదా మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు (MOSFETలు) వంటి కొన్ని సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్‌లో, ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ సబ్‌స్ట్రేట్ నుండి భిన్నమైన పదార్థం యొక్క పొరను పెంచడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ, ఇది అధిక డోప్ చేయబడిన పదార్థం యొక్క పొరపై తక్కువ-సాంద్రత కలిగిన డోప్డ్ పొరను పెంచడం సాధ్యం చేస్తుంది.

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియల రకాలు

ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలో, పెరుగుదల దిశ అంతర్లీన సబ్‌స్ట్రేట్ క్రిస్టల్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. నిక్షేపణ యొక్క పునరావృతం ఆధారంగా, ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఎపిటాక్సియల్ పొరలు ఉండవచ్చు. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలు అంతర్లీన ఉపరితలం నుండి రసాయన కూర్పు మరియు నిర్మాణంలో ఒకే విధమైన లేదా భిన్నమైన పదార్థం యొక్క పలుచని పొరలను రూపొందించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

రెండు రకాల ఎపి ప్రక్రియలు

లక్షణాలుహోమోపిటాక్సీ హెటెరోపిటాక్సీ

గ్రోత్ లేయర్‌లు ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ లేయర్ సబ్‌స్ట్రేట్ లేయర్ మాదిరిగానే ఉంటుంది.

క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ మరియు లాటిస్ సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ యొక్క క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ మరియు లాటిస్ స్థిరాంకం ఒకేలా ఉంటాయి.

ఉదాహరణలు సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై అధిక-స్వచ్ఛత సిలికాన్ యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల

అప్లికేషన్స్ సెమీకండక్టర్ పరికర నిర్మాణాలు వేర్వేరు డోపింగ్ స్థాయిల లేయర్‌లు లేదా తక్కువ స్వచ్ఛమైన సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై స్వచ్ఛమైన ఫిల్మ్‌లు అవసరమయ్యే సెమీకండక్టర్ పరికర నిర్మాణాలు వేర్వేరు పదార్థాల పొరలు అవసరం లేదా ఒకే స్ఫటికాలుగా పొందలేని పదార్థాల స్ఫటికాకార చిత్రాలను నిర్మించడం

రెండు రకాల ఎపి ప్రక్రియలు

లక్షణాలు హోమోపిటాక్సీ హెటెరోపిటాక్సీ

గ్రోత్ లేయర్ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ లేయర్ సబ్‌స్ట్రేట్ లేయర్ మాదిరిగానే ఉంటుంది.

క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ మరియు లాటిస్ సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ యొక్క క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ మరియు లాటిస్ స్థిరాంకం ఒకేలా ఉంటాయి సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ మరియు లాటిస్ స్థిరాంకం భిన్నంగా ఉంటాయి

సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై అధిక స్వచ్ఛత సిలికాన్ యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల ఉదాహరణలు సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల

అప్లికేషన్‌లు వేర్వేరు డోపింగ్ స్థాయిల లేయర్‌లు లేదా తక్కువ స్వచ్ఛమైన సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై స్వచ్ఛమైన ఫిల్మ్‌లు అవసరమయ్యే సెమీకండక్టర్ పరికర నిర్మాణాలు వేర్వేరు పదార్థాల పొరలు అవసరమయ్యే సెమీకండక్టర్ పరికర నిర్మాణాలు లేదా ఒకే స్ఫటికాలుగా పొందలేని పదార్థాల స్ఫటికాకార ఫిల్మ్‌లను నిర్మించడం

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియలను ప్రభావితం చేసే కారకాలు

కారకాల వివరణ

ఉష్ణోగ్రత ఎపిటాక్సీ రేటు మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర సాంద్రతను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియకు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత గది ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు విలువ ఎపిటాక్సీ రకాన్ని బట్టి ఉంటుంది.

పీడనం ఎపిటాక్సీ రేటు మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర సాంద్రతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

లోపాలు ఎపిటాక్సీలో లోపాలు లోపభూయిష్ట పొరలకు దారితీస్తాయి. ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియకు అవసరమైన భౌతిక పరిస్థితులు లోపం లేని ఎపిటాక్సియల్ పొర పెరుగుదలకు నిర్వహించబడాలి.

కోరుకున్న స్థానం స్ఫటికం యొక్క సరైన స్థానంలో ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ పెరగాలి. ప్రక్రియ సమయంలో వృద్ధిని కోరుకోని ప్రాంతాలను వృద్ధిని నిరోధించడానికి సరిగ్గా పూత పూయాలి.

స్వీయ-డోపింగ్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ నిర్వహించబడుతుంది కాబట్టి, డోపాంట్ అణువులు పదార్థంలో మార్పులను తీసుకురాగలవు.

కారకం వివరణ

ఉష్ణోగ్రత ఎపిటాక్సీ రేటు మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క సాంద్రతను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియకు అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత గది ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు విలువ ఎపిటాక్సీ రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

పీడనం ఎపిటాక్సీ రేటు మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర సాంద్రతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

లోపాలు ఎపిటాక్సీలో లోపాలు లోపభూయిష్ట పొరలకు దారితీస్తాయి. ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియకు అవసరమైన భౌతిక పరిస్థితులు లోపం లేని ఎపిటాక్సియల్ పొర పెరుగుదలకు నిర్వహించబడాలి.

కోరుకున్న స్థానం స్ఫటికం యొక్క సరైన ప్రదేశంలో ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ పెరగాలి. ఈ ప్రక్రియలో ఎదుగుదలని కోరుకోని ప్రాంతాలను వృద్ధిని నిరోధించడానికి సరిగ్గా పూత పూయాలి.

స్వీయ-డోపింగ్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ నిర్వహించబడుతుంది కాబట్టి, డోపాంట్ అణువులు పదార్థంలో మార్పులను తీసుకురాగలవు.

ఎపిటాక్సియల్ సాంద్రత మరియు రేటు

ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ యొక్క సాంద్రత అనేది ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ లేయర్‌లోని పదార్థం యొక్క యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు అణువుల సంఖ్య. ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు సెమీకండక్టర్ సబ్‌స్ట్రేట్ రకం వంటి అంశాలు ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలను ప్రభావితం చేస్తాయి. సాధారణంగా, ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క సాంద్రత పైన పేర్కొన్న కారకాలతో మారుతూ ఉంటుంది. ఎపిటాక్సియల్ పొర పెరిగే వేగాన్ని ఎపిటాక్సీ రేటు అంటారు.

ఎపిటాక్సీని సరైన ప్రదేశంలో మరియు దిశలో పెంచినట్లయితే, వృద్ధి రేటు ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ డెన్సిటీ మాదిరిగానే, ఎపిటాక్సీ రేటు కూడా ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్ రకం వంటి భౌతిక కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు తక్కువ పీడనాల వద్ద ఎపిటాక్సియల్ రేటు పెరుగుతుంది. ఎపిటాక్సీ రేటు సబ్‌స్ట్రేట్ స్ట్రక్చర్ ఓరియంటేషన్, రియాక్టెంట్‌ల ఏకాగ్రత మరియు ఉపయోగించిన గ్రోత్ టెక్నిక్‌పై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ పద్ధతులు

అనేక ఎపిటాక్సీ పద్ధతులు ఉన్నాయి:ద్రవ దశ ఎపిటాక్సీ (LPE), హైబ్రిడ్ ఆవిరి దశ ఎపిటాక్సీ, ఘన దశ ఎపిటాక్సీ,పరమాణు పొర నిక్షేపణ, రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ, పరమాణు పుంజం ఎపిటాక్సీ, మొదలైనవి. రెండు ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియలను సరిపోల్చండి: CVD మరియు MBE.

రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) మాలిక్యులర్ బీమ్ ఎపిటాక్సీ (MBE)

రసాయన ప్రక్రియ భౌతిక ప్రక్రియ

గ్రోత్ చాంబర్ లేదా రియాక్టర్‌లో గ్యాస్ పూర్వగామి వేడిచేసిన సబ్‌స్ట్రేట్‌ను కలిసినప్పుడు సంభవించే రసాయన ప్రతిచర్యను కలిగి ఉంటుంది, డిపాజిట్ చేయవలసిన పదార్థం వాక్యూమ్ పరిస్థితులలో వేడి చేయబడుతుంది

ఫిల్మ్ పెరుగుదల ప్రక్రియ యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ పెరిగిన పొర యొక్క మందం మరియు కూర్పు యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ

అధిక-నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లు అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌ల కోసం చాలా చక్కటి ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లు అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌ల కోసం

అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతి ఖరీదైన పద్ధతి

రసాయన ప్రక్రియ భౌతిక ప్రక్రియ

గ్రోత్ చాంబర్ లేదా రియాక్టర్‌లో గ్యాస్ పూర్వగామి వేడిచేసిన సబ్‌స్ట్రేట్‌ను కలిసినప్పుడు సంభవించే రసాయన ప్రతిచర్యను కలిగి ఉంటుంది డిపాజిట్ చేయవలసిన పదార్థం వాక్యూమ్ పరిస్థితులలో వేడి చేయబడుతుంది

సన్నని ఫిల్మ్ పెరుగుదల ప్రక్రియ యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ పెరిగిన పొర యొక్క మందం మరియు కూర్పు యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ

అధిక-నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లు అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది, చాలా చక్కటి ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లు అవసరమయ్యే అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది

అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతి ఖరీదైన పద్ధతి

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఎపిటాక్సీ ప్రక్రియ కీలకం; ఇది పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది

సెమీకండక్టర్ పరికరాలు మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు. ఇది పరికర నాణ్యత, లక్షణాలు మరియు విద్యుత్ పనితీరును ప్రభావితం చేసే సెమీకండక్టర్ పరికర తయారీలో ప్రధాన ప్రక్రియలలో ఒకటి.