సిలికాన్(Si) ఎపిటాక్సీ తయారీ సాంకేతికత

సిలికాన్(Si) ఎపిటాక్సీతయారీ సాంకేతికత

ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల అంటే ఏమిటి?

వివిధ సెమీకండక్టర్ పరికరాల పెరుగుతున్న ఉత్పత్తి అవసరాలను ఒకే క్రిస్టల్ పదార్థాలు మాత్రమే తీర్చలేవు. 1959 చివరిలో, ఒక సన్నని పొరఒకే క్రిస్టల్మెటీరియల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ - ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ అభివృద్ధి చేయబడింది.

ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ అనేది నిర్దిష్ట పరిస్థితులలో కత్తిరించడం, గ్రౌండింగ్ చేయడం మరియు పాలిష్ చేయడం ద్వారా జాగ్రత్తగా ప్రాసెస్ చేయబడిన ఒకే క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై అవసరాలను తీర్చగల పదార్థం యొక్క పొరను పెంచడం. పెరిగిన సింగిల్ ప్రొడక్ట్ లేయర్ సబ్‌స్ట్రేట్ లాటిస్ యొక్క పొడిగింపు కాబట్టి, పెరిగిన మెటీరియల్ లేయర్‌ను ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ అంటారు.

ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క లక్షణాల ద్వారా వర్గీకరణ

·సజాతీయ ఎపిటాక్సీ: దిఎపిటాక్సియల్ పొరసబ్‌స్ట్రేట్ పదార్థం వలె ఉంటుంది, ఇది పదార్థం యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్వహిస్తుంది మరియు అధిక-నాణ్యత ఉత్పత్తి నిర్మాణం మరియు విద్యుత్ లక్షణాలను సాధించడంలో సహాయపడుతుంది.

·విజాతీయ ఎపిటాక్సీ: దిఎపిటాక్సియల్ పొరఉపరితల పదార్థం నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. తగిన సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఎంచుకోవడం ద్వారా, వృద్ధి పరిస్థితులను ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు మరియు పదార్థం యొక్క అప్లికేషన్ పరిధిని విస్తరించవచ్చు, అయితే లాటిస్ అసమతుల్యత మరియు ఉష్ణ విస్తరణ వ్యత్యాసాల వల్ల వచ్చే సవాళ్లను అధిగమించాల్సిన అవసరం ఉంది.

పరికర స్థానం ద్వారా వర్గీకరణ

పాజిటివ్ ఎపిటాక్సీ: క్రిస్టల్ పెరుగుదల సమయంలో సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్‌పై ఎపిటాక్సియల్ పొర ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది మరియు పరికరం ఎపిటాక్సియల్ పొరపై తయారు చేయబడింది.

రివర్స్ ఎపిటాక్సీ: పాజిటివ్ ఎపిటాక్సీకి విరుద్ధంగా, పరికరం నేరుగా సబ్‌స్ట్రేట్‌పై తయారు చేయబడుతుంది, అయితే ఎపిటాక్సియల్ పొర పరికరం నిర్మాణంపై ఏర్పడుతుంది.

అనువర్తన వ్యత్యాసాలు: సెమీకండక్టర్ తయారీలో రెండింటి యొక్క అప్లికేషన్ అవసరమైన మెటీరియల్ లక్షణాలు మరియు పరికర రూపకల్పన అవసరాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ప్రతి ఒక్కటి విభిన్న ప్రక్రియ ప్రవాహాలు మరియు సాంకేతిక అవసరాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ పద్ధతి ద్వారా వర్గీకరణ

· డైరెక్ట్ ఎపిటాక్సీ అనేది హీటింగ్, ఎలక్ట్రాన్ బాంబర్డ్‌మెంట్ లేదా బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించి పెరుగుతున్న పదార్థ పరమాణువులు తగినంత శక్తిని పొందేలా చేస్తుంది మరియు వాక్యూమ్ డిపాజిషన్, స్పుట్టరింగ్, సబ్లిమేషన్ మొదలైన ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలను పూర్తి చేయడానికి నేరుగా వలస మరియు ఉపరితల ఉపరితలంపై జమ చేస్తుంది. అయితే, ఈ పద్ధతికి పరికరాలపై కఠినమైన అవసరాలు ఉన్నాయి. చలనచిత్రం యొక్క రెసిస్టివిటీ మరియు మందం తక్కువ పునరావృతతను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి ఇది సిలికాన్ ఎపిటాక్సియల్ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించబడలేదు.

పరోక్ష ఎపిటాక్సీ అనేది సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై ఎపిటాక్సియల్ పొరలను జమ చేయడానికి మరియు పెంచడానికి రసాయన ప్రతిచర్యల ఉపయోగం, దీనిని విస్తృతంగా రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD) అంటారు. అయినప్పటికీ, CVD ద్వారా పెరిగిన సన్నని చలనచిత్రం తప్పనిసరిగా ఒకే ఉత్పత్తి కాదు. అందువల్ల, ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, ఒకే ఫిల్మ్‌ను పెంచే CVD మాత్రమే ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్. ఈ పద్ధతి సరళమైన పరికరాలను కలిగి ఉంది మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క వివిధ పారామితులు నియంత్రించడం సులభం మరియు మంచి పునరావృతతను కలిగి ఉంటాయి. ప్రస్తుతం, సిలికాన్ ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల ప్రధానంగా ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తుంది.

ఇతర వర్గాలు

·ఎపిటాక్సియల్ పదార్థాల పరమాణువులను సబ్‌స్ట్రేట్‌కి రవాణా చేసే పద్ధతి ప్రకారం, దానిని వాక్యూమ్ ఎపిటాక్సీ, గ్యాస్ ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ, లిక్విడ్ ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ(LPE) మొదలైనవిగా విభజించవచ్చు.

·దశ మార్పు ప్రక్రియ ప్రకారం, ఎపిటాక్సీని విభజించవచ్చుగ్యాస్ ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ, ద్రవ దశ ఎపిటాక్సీ, మరియుఘన దశ ఎపిటాక్సీ.

ఎపిటాక్సియల్ ప్రక్రియ ద్వారా సమస్యలు పరిష్కరించబడతాయి

·సిలికాన్ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ ప్రారంభమైనప్పుడు, సిలికాన్ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు హై-పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ తయారీకి ఇబ్బందులు ఎదురైన సమయం ఇది. ట్రాన్సిస్టర్ సూత్రం యొక్క దృక్కోణం నుండి, అధిక పౌనఃపున్యం మరియు అధిక శక్తిని పొందేందుకు, కలెక్టర్ బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉండాలి మరియు సిరీస్ నిరోధకత తక్కువగా ఉండాలి, అంటే సంతృప్త వోల్టేజ్ డ్రాప్ చిన్నదిగా ఉండాలి. మొదటిదానికి కలెక్టర్ ఏరియా మెటీరియల్ యొక్క రెసిస్టివిటీ ఎక్కువగా ఉండాలి, రెండవది కలెక్టర్ ఏరియా మెటీరియల్ యొక్క రెసిస్టివిటీ తక్కువగా ఉండాలి మరియు రెండూ విరుద్ధమైనవి. కలెక్టర్ ఏరియా మెటీరియల్ యొక్క మందం సన్నబడటం ద్వారా సిరీస్ రెసిస్టెన్స్ తగ్గితే, సిలికాన్ పొర చాలా సన్నగా మరియు పెళుసుగా ఉంటుంది. పదార్థం యొక్క రెసిస్టివిటీని తగ్గించినట్లయితే, అది మొదటి అవసరానికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. ఎపిటాక్సియల్ టెక్నాలజీ ఈ కష్టాన్ని విజయవంతంగా పరిష్కరించింది.

పరిష్కారం:

·అత్యంత తక్కువ రెసిస్టివిటీ ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్‌పై అధిక-నిరోధకత ఎపిటాక్సియల్ పొరను పెంచండి మరియు ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌పై పరికరాన్ని తయారు చేయండి. హై-రెసిస్టివిటీ ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ ట్యూబ్‌కి అధిక బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ ఉండేలా చేస్తుంది, అయితే తక్కువ-రెసిస్టివిటీ సబ్‌స్ట్రేట్ సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క నిరోధకతను మరియు సంతృప్త వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను తగ్గిస్తుంది, తద్వారా రెండింటి మధ్య వైరుధ్యాన్ని పరిష్కరిస్తుంది.

అదనంగా, ఆవిరి దశ ఎపిటాక్సీ, లిక్విడ్ ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ, మాలిక్యులర్ బీమ్ ఎపిటాక్సీ మరియు 1-V కుటుంబం, 1-V కుటుంబం యొక్క మెటల్ ఆర్గానిక్ కాంపౌండ్ ఆవిరి ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ వంటి ఎపిటాక్సియల్ టెక్నాలజీలు మరియు GaAs వంటి ఇతర సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు కూడా బాగా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. మరియు చాలా మైక్రోవేవ్ తయారీకి అనివార్యమైన ప్రక్రియ సాంకేతికతలుగా మారాయి మరియుఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు.

ముఖ్యంగా, పరమాణు పుంజం యొక్క విజయవంతమైన అప్లికేషన్ మరియుమెటల్ సేంద్రీయ ఆవిరిఅల్ట్రా-సన్నని పొరలు, సూపర్‌లాటిస్‌లు, క్వాంటం బావులు, స్ట్రెయిన్డ్ సూపర్‌లాటిస్‌లు మరియు అటామిక్-లెవల్ థిన్ లేయర్ ఎపిటాక్సీలో ఫేజ్ ఎపిటాక్సీ కొత్త సెమీకండక్టర్ పరిశోధన, "బ్యాండ్ ఇంజనీరింగ్" అభివృద్ధికి పునాది వేసింది.

ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల యొక్క లక్షణాలు

(1) అధిక (తక్కువ) రెసిస్టెన్స్ ఎపిటాక్సియల్ పొరలను తక్కువ (అధిక) రెసిస్టెన్స్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై ఎపిటాక్సియల్‌గా పెంచవచ్చు.

(2) నేరుగా PN జంక్షన్‌లను ఏర్పరచడానికి P(N) సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై N(P) ఎపిటాక్సియల్ పొరలను పెంచవచ్చు. వ్యాప్తి ద్వారా ఒకే సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై PN జంక్షన్‌లను తయారు చేసేటప్పుడు పరిహారం సమస్య ఉండదు.

(3) ముసుగు సాంకేతికతతో కలిపి, ప్రత్యేక నిర్మాణాలతో ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లు మరియు పరికరాల ఉత్పత్తికి పరిస్థితులను సృష్టించడం, నియమించబడిన ప్రాంతాలలో సెలెక్టివ్ ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధిని నిర్వహించవచ్చు.

(4) ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల సమయంలో డోపింగ్ రకం మరియు ఏకాగ్రతను అవసరమైన విధంగా మార్చవచ్చు. ఏకాగ్రత మార్పు ఆకస్మికంగా లేదా క్రమంగా ఉంటుంది.

(5) వైవిధ్యమైన, బహుళ-లేయర్డ్, బహుళ-భాగాల సమ్మేళనాల యొక్క అల్ట్రా-సన్నని పొరలను వేరియబుల్ భాగాలతో పెంచవచ్చు.

(6) ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల పదార్థం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద నిర్వహించబడుతుంది. వృద్ధి రేటు నియంత్రించదగినది మరియు అణు-స్థాయి మందం యొక్క ఎపిటాక్సియల్ వృద్ధిని సాధించవచ్చు.

ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల కోసం అవసరాలు

(1) ప్రకాశవంతమైన మచ్చలు, గుంటలు, పొగమంచు మరకలు మరియు స్లిప్ లైన్లు వంటి ఉపరితల లోపాలు లేకుండా ఉపరితలం చదునుగా మరియు ప్రకాశవంతంగా ఉండాలి

(2) మంచి క్రిస్టల్ సమగ్రత, తక్కువ తొలగుట మరియు స్టాకింగ్ ఫాల్ట్ డెన్సిటీ. కోసంసిలికాన్ ఎపిటాక్సీ, తొలగుట సాంద్రత 1000/cm2 కంటే తక్కువగా ఉండాలి, స్టాకింగ్ ఫాల్ట్ సాంద్రత 10/cm2 కంటే తక్కువగా ఉండాలి మరియు క్రోమిక్ యాసిడ్ ఎచింగ్ ద్రావణం ద్వారా తుప్పు పట్టిన తర్వాత ఉపరితలం ప్రకాశవంతంగా ఉండాలి.

(3) ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ యొక్క నేపథ్య అశుద్ధ సాంద్రత తక్కువగా ఉండాలి మరియు తక్కువ పరిహారం అవసరం. ముడి పదార్థం స్వచ్ఛత ఎక్కువగా ఉండాలి, సిస్టమ్ బాగా మూసివేయబడాలి, పర్యావరణం శుభ్రంగా ఉండాలి మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొరలో విదేశీ మలినాలను చేర్చకుండా ఉండటానికి ఆపరేషన్ కఠినంగా ఉండాలి.

(4) వైవిధ్య ఎపిటాక్సీ కోసం, ఎపిటాక్సియల్ పొర మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క కూర్పు అకస్మాత్తుగా మారాలి (నెమ్మదిగా కూర్పు మార్పు అవసరం తప్ప) మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొర మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య కూర్పు యొక్క పరస్పర వ్యాప్తిని తగ్గించాలి.

(5) డోపింగ్ ఏకాగ్రత ఖచ్చితంగా నియంత్రించబడాలి మరియు సమానంగా పంపిణీ చేయబడాలి, తద్వారా ఎపిటాక్సియల్ పొర అవసరాలను తీర్చగల ఏకరీతి నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. యొక్క రెసిస్టివిటీ అవసరంఎపిటాక్సియల్ పొరలుఒకే కొలిమిలో వేర్వేరు ఫర్నేసులలో పెరిగినవి స్థిరంగా ఉండాలి.

(6) ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క మందం మంచి ఏకరూపత మరియు పునరావృతతతో అవసరాలను తీర్చాలి.

(7) పూడ్చిన పొరతో ఉపరితలంపై ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల తర్వాత, పూడ్చిన పొర నమూనా వక్రీకరణ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.

(8) పరికరాల భారీ ఉత్పత్తిని సులభతరం చేయడానికి మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క వ్యాసం వీలైనంత పెద్దదిగా ఉండాలి.

(9) యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వంసమ్మేళనం సెమీకండక్టర్ ఎపిటాక్సియల్ పొరలుమరియు హెటెరోజంక్షన్ ఎపిటాక్సీ మంచిది.