सिलिकॉन (Si) एपिटॅक्सी तयारी तंत्रज्ञान

सिलिकॉन (Si) एपिटॅक्सीतयारी तंत्रज्ञान

एपिटॅक्सियल वाढ म्हणजे काय?

· एकल क्रिस्टल मटेरियल विविध सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या वाढत्या उत्पादनाच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाही. 1959 च्या शेवटी, एक पातळ थरएकल क्रिस्टलमटेरियल ग्रोथ टेक्नॉलॉजी - एपिटॅक्सियल ग्रोथ विकसित झाली.

एपिटॅक्सियल ग्रोथ म्हणजे एका क्रिस्टल सब्सट्रेटवर आवश्यक असलेल्या सामग्रीचा एक थर वाढवणे ज्यावर काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये कापून, पीसून आणि पॉलिश करून काळजीपूर्वक प्रक्रिया केली गेली आहे. वाढलेला एकल उत्पादन थर हा थर जाळीचा विस्तार असल्याने, वाढलेल्या सामग्रीच्या थराला एपिटॅक्सियल लेयर म्हणतात.

एपिटॅक्सियल लेयरच्या गुणधर्मांनुसार वर्गीकरण

·एकसंध एपिटॅक्सी: दएपिटॅक्सियल लेयरसब्सट्रेट मटेरियल प्रमाणेच आहे, जे सामग्रीची सातत्य राखते आणि उच्च-गुणवत्तेच्या उत्पादनाची रचना आणि विद्युत गुणधर्म प्राप्त करण्यास मदत करते.

·विषम उपपत्ती: दएपिटॅक्सियल लेयरसब्सट्रेट सामग्रीपेक्षा वेगळे आहे. योग्य सब्सट्रेट निवडून, वाढीची परिस्थिती ऑप्टिमाइझ केली जाऊ शकते आणि सामग्रीची अनुप्रयोग श्रेणी वाढविली जाऊ शकते, परंतु जाळीच्या विसंगती आणि थर्मल विस्तारातील फरकांमुळे आलेल्या आव्हानांवर मात करणे आवश्यक आहे.

डिव्हाइस स्थितीनुसार वर्गीकरण

पॉझिटिव्ह एपिटॅक्सी: क्रिस्टलच्या वाढीदरम्यान सब्सट्रेट मटेरियलवर एपिटॅक्सियल लेयर तयार होतो आणि उपकरण एपिटॅक्सियल लेयरवर बनवले जाते.

रिव्हर्स एपिटॅक्सी: पॉझिटिव्ह एपिटॅक्सीच्या विरूद्ध, डिव्हाइस थेट सब्सट्रेटवर तयार केले जाते, तर एपिटॅक्सियल लेयर डिव्हाइसच्या संरचनेवर तयार होते.

ऍप्लिकेशन फरक: सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये दोघांचा वापर आवश्यक सामग्री गुणधर्म आणि डिव्हाइस डिझाइन आवश्यकतांवर अवलंबून असतो आणि प्रत्येक भिन्न प्रक्रिया प्रवाह आणि तांत्रिक आवश्यकतांसाठी योग्य आहे.

एपिटॅक्सियल ग्रोथ पद्धतीद्वारे वर्गीकरण

· डायरेक्ट एपिटॅक्सी ही ताप, इलेक्ट्रॉन बॉम्बर्डमेंट किंवा बाह्य विद्युत क्षेत्राचा वापर करून वाढत्या पदार्थाच्या अणूंना पुरेशी उर्जा मिळवून देण्यासाठी आणि थेट स्थलांतर आणि एपिटॅक्सियल वाढ पूर्ण करण्यासाठी सब्सट्रेट पृष्ठभागावर जमा करण्याची पद्धत आहे, जसे की व्हॅक्यूम डिपॉझिशन, स्पटरिंग, उदात्तीकरण इ. तथापि, या पद्धतीसाठी उपकरणांवर कठोर आवश्यकता आहेत. चित्रपटाची प्रतिरोधकता आणि जाडी खराब पुनरावृत्तीक्षमता आहे, म्हणून ती सिलिकॉन एपिटॅक्सियल उत्पादनात वापरली गेली नाही.

· अप्रत्यक्ष एपिटॅक्सी म्हणजे सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर एपिटॅक्सियल लेयर जमा करण्यासाठी आणि वाढवण्यासाठी रासायनिक अभिक्रियांचा वापर, ज्याला ढोबळपणे रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) म्हणतात. तथापि, CVD द्वारे उगवलेली पातळ फिल्म हे एकच उत्पादन असणे आवश्यक नाही. म्हणून, काटेकोरपणे सांगायचे तर, केवळ एकच चित्रपट वाढणारी सीव्हीडी ही एपिटॅक्सियल वाढ आहे. या पद्धतीमध्ये साधी उपकरणे आहेत आणि एपिटॅक्सियल लेयरचे विविध पॅरामीटर्स नियंत्रित करणे सोपे आहे आणि त्यांची पुनरावृत्ती चांगली आहे. सध्या, सिलिकॉन एपिटॅक्सियल ग्रोथ प्रामुख्याने ही पद्धत वापरते.

इतर श्रेण्या

· एपिटॅक्सियल पदार्थांचे अणू सब्सट्रेटमध्ये वाहून नेण्याच्या पद्धतीनुसार, ते व्हॅक्यूम एपिटॅक्सी, गॅस फेज एपिटॅक्सी, लिक्विड फेज एपिटॅक्सी (एलपीई) इत्यादींमध्ये विभागले जाऊ शकते.

फेज बदल प्रक्रियेनुसार, एपिटॅक्सीला विभागले जाऊ शकतेगॅस फेज एपिटॅक्सी, लिक्विड फेज एपिटॅक्सी, आणिघन फेज एपिटॅक्सी.

एपिटॅक्सियल प्रक्रियेद्वारे समस्या सोडवल्या जातात

जेव्हा सिलिकॉन एपिटॅक्सियल ग्रोथ टेक्नॉलॉजी सुरू झाली, तेव्हा सिलिकॉन हाय-फ्रिक्वेंसी आणि हाय-पॉवर ट्रान्झिस्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये अडचणी आल्या. ट्रान्झिस्टर तत्त्वाच्या दृष्टीकोनातून, उच्च वारंवारता आणि उच्च शक्ती प्राप्त करण्यासाठी, कलेक्टर ब्रेकडाउन व्होल्टेज उच्च असणे आवश्यक आहे आणि मालिका प्रतिरोध लहान असणे आवश्यक आहे, म्हणजेच, संपृक्तता व्होल्टेज ड्रॉप लहान असणे आवश्यक आहे. पहिल्यासाठी संग्राहक क्षेत्र सामग्रीची प्रतिरोधकता जास्त असणे आवश्यक आहे, तर नंतरच्यासाठी संग्राहक क्षेत्र सामग्रीची प्रतिरोधकता कमी असणे आवश्यक आहे आणि दोन परस्परविरोधी आहेत. कलेक्टर एरिया मटेरिअलची जाडी पातळ करून सीरिज रेझिस्टन्स कमी केल्यास, सिलिकॉन वेफर प्रक्रिया करण्यासाठी खूप पातळ आणि नाजूक असेल. जर सामग्रीची प्रतिरोधकता कमी झाली तर ती पहिल्या गरजेचा विरोध करेल. एपिटॅक्सियल तंत्रज्ञानाने ही अडचण यशस्वीपणे सोडवली आहे.

उपाय:

· अत्यंत कमी प्रतिरोधकता असलेल्या सब्सट्रेटवर उच्च-प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल लेयर वाढवा आणि एपिटॅक्सियल लेयरवर उपकरण तयार करा. उच्च-प्रतिरोधकता एपिटॅक्सियल लेयर ट्यूबमध्ये उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज असल्याची खात्री करते, तर कमी-प्रतिरोधक सब्सट्रेट सब्सट्रेटचा प्रतिकार आणि संपृक्तता व्होल्टेज ड्रॉप कमी करते, अशा प्रकारे दोन्हीमधील विरोधाभास सोडवते.

याशिवाय, एपिटॅक्सियल टेक्नॉलॉजी जसे की व्हेपर फेज एपिटॅक्सी, लिक्विड फेज एपिटॅक्सी, मॉलिक्युलर बीम एपिटॅक्सी, आणि मेटल ऑर्गेनिक कंपाऊंड व्हेपर फेज एपिटॅक्सी ऑफ 1-V फॅमिली, 1-व्ही फॅमिली, आणि इतर कंपाऊंड सेमीकंडक्टर मटेरियल जसे की GaAs देखील मोठ्या प्रमाणावर विकसित केले गेले आहेत. आणि बहुतेक मायक्रोवेव्हच्या निर्मितीसाठी अपरिहार्य प्रक्रिया तंत्रज्ञान बनले आहे आणिऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे.

विशेषतः, आण्विक बीमचा यशस्वी अनुप्रयोग आणिधातू सेंद्रीय वाफअल्ट्रा-थिन लेयर्स, सुपरलॅटिसेस, क्वांटम विहिरी, ताणलेल्या सुपरलॅटिसेस आणि अणु-पातळीच्या पातळ थरातील एपिटॅक्सीने सेमीकंडक्टर संशोधनाच्या नवीन क्षेत्राच्या विकासाचा पाया घातला आहे, "बँड अभियांत्रिकी".

एपिटॅक्सियल वाढीची वैशिष्ट्ये

(1) उच्च (कमी) प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल स्तर कमी (उच्च) प्रतिरोधक सब्सट्रेटवर एपिटॅक्सियल पद्धतीने वाढू शकतात.

(2) N(P) एपिटॅक्सियल लेयर P(N) सब्सट्रेट्सवर थेट PN जंक्शन तयार करण्यासाठी वाढू शकतात. प्रसाराद्वारे सिंगल सब्सट्रेट्सवर पीएन जंक्शन बनवताना नुकसान भरपाईची समस्या नाही.

(3) मुखवटा तंत्रज्ञानाच्या सहाय्याने, निवडक एपिटॅक्सियल वाढ नियुक्त क्षेत्रांमध्ये केली जाऊ शकते, विशेष संरचना असलेल्या एकात्मिक सर्किट आणि उपकरणांच्या उत्पादनासाठी परिस्थिती निर्माण करणे.

(4) डोपिंगचा प्रकार आणि एकाग्रता एपिटॅक्सियल वाढीदरम्यान आवश्यकतेनुसार बदलली जाऊ शकते. एकाग्रता बदल अचानक किंवा हळूहळू असू शकतो.

(५) अति-पातळ थर असलेल्या विषम, बहुस्तरीय, बहु-घटक संयुगे ज्यामध्ये परिवर्तनीय घटक आहेत.

(६) एपिटॅक्सियल वाढ सामग्रीच्या वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा कमी तापमानात केली जाऊ शकते. वाढीचा दर नियंत्रित करण्यायोग्य आहे आणि अणु-स्केल जाडीची एपिटॅक्सियल वाढ साध्य केली जाऊ शकते.

एपिटॅक्सियल वाढीसाठी आवश्यकता

(1) पृष्ठभाग सपाट आणि चमकदार असावा, पृष्ठभागावर चमकदार डाग, खड्डे, धुक्याचे डाग आणि स्लिप रेषा यांसारखे दोष नसावेत.

(2) चांगली क्रिस्टल अखंडता, कमी विस्थापन आणि स्टॅकिंग फॉल्ट घनता. च्या साठीसिलिकॉन एपिटॅक्सी, विस्थापन घनता 1000/cm2 पेक्षा कमी असावी, स्टॅकिंग फॉल्टची घनता 10/cm2 पेक्षा कमी असावी आणि क्रोमिक ऍसिड एचिंग सोल्यूशनने गंजून गेल्यानंतर पृष्ठभाग चमकदार राहावे.

(3) एपिटॅक्सियल लेयरची पार्श्वभूमी अशुद्धता एकाग्रता कमी असावी आणि कमी भरपाईची आवश्यकता असेल. कच्च्या मालाची शुद्धता जास्त असली पाहिजे, प्रणाली चांगल्या प्रकारे सील केलेली असावी, वातावरण स्वच्छ असावे आणि एपिटॅक्सियल लेयरमध्ये परदेशी अशुद्धींचा समावेश टाळण्यासाठी ऑपरेशन कठोर असावे.

(4) विषम एपिटॅक्सीसाठी, एपिटॅक्सियल लेयर आणि सब्सट्रेटची रचना अचानक बदलली पाहिजे (मंद रचना बदलाची आवश्यकता वगळता) आणि एपिटॅक्सियल लेयर आणि सब्सट्रेट यांच्यातील रचनांचा परस्पर प्रसार कमी केला पाहिजे.

(5) डोपिंग एकाग्रता काटेकोरपणे नियंत्रित आणि समान रीतीने वितरीत केले जावे जेणेकरून एपिटॅक्सियल लेयरमध्ये एकसमान प्रतिरोधकता असेल जी आवश्यकता पूर्ण करेल. ची प्रतिरोधकता आवश्यक आहेएपिटॅक्सियल वेफर्सएकाच भट्टीत वेगवेगळ्या फर्नेसमध्ये उगवलेले सुसंगत असावे.

(6) एपिटॅक्सियल लेयरची जाडी चांगली एकसमानता आणि पुनरावृत्तीक्षमतेसह आवश्यकतेची पूर्तता केली पाहिजे.

(७) दफन केलेल्या थर असलेल्या सब्सट्रेटवर एपिटॅक्सियल वाढ झाल्यानंतर, दफन केलेल्या लेयर पॅटर्नची विकृती खूपच लहान असते.

(8) उपकरणांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन सुलभ करण्यासाठी आणि खर्च कमी करण्यासाठी एपिटॅक्सियल वेफरचा व्यास शक्य तितका मोठा असावा.

(9) ची थर्मल स्थिरतासंयुग अर्धसंवाहक एपिटॅक्सियल स्तरआणि heterojunction epitaxy चांगले आहे.