एपिटैक्सियल प्रक्रिया क्या है?

एपिटैक्सियल प्रक्रियाओं का अवलोकन

शब्द "एपिटैक्सी" ग्रीक शब्दों "एपि," अर्थ "ऑन," और "टैक्सियों," अर्थ "का अर्थ है," से निकला है, "क्रिस्टलीय विकास के आदेशित प्रकृति को दर्शाता है। एपिटैक्सी सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जो एक क्रिस्टलीय सब्सट्रेट पर एक पतली क्रिस्टलीय परत के विकास का उल्लेख करती है। अर्धचालक निर्माण में एपिटैक्सी (ईपीआई) प्रक्रिया का उद्देश्य एकल क्रिस्टल की एक अच्छी परत को जमा करना है, आमतौर पर एक एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट पर लगभग 0.5 से 20 माइक्रोन। ईपीआई प्रक्रिया अर्धचालक डिवाइस निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम है, विशेष रूप से मेंसिलिकॉन वेफरनिर्माण।

एपिटैक्सी पतली फिल्मों के बयान के लिए अनुमति देता है जो अत्यधिक ऑर्डर किए जाते हैं और विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक गुणों के लिए सिलवाया जा सकता है। यह प्रक्रिया उच्च गुणवत्ता वाले अर्धचालक उपकरणों, जैसे डायोड, ट्रांजिस्टर और एकीकृत सर्किट बनाने के लिए आवश्यक है।

एपिटैक्सी के प्रकार

एपिटैक्सी प्रक्रिया में, विकास का अभिविन्यास अंतर्निहित बेस क्रिस्टल द्वारा निर्धारित किया जाता है।  बयान की पुनरावृत्ति के आधार पर या तो एक या कई एपिटैक्सी परतें हो सकती हैं। एपिटैक्सी प्रक्रिया को सामग्री की एक पतली परत बनाने के लिए नियोजित किया जा सकता है जो रासायनिक संरचना और संरचना के संदर्भ में अंतर्निहित सब्सट्रेट से समान या अलग हो सकता है। सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत के बीच संबंध के आधार पर एपिटैक्सी को दो प्राथमिक श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:समरूपताऔरहेटेरोएपिटैक्सी.

अगला, हम चार आयामों से होमोपिटैक्सी और हेटेरोएपिटैक्सी के बीच अंतर का विश्लेषण करेंगे: उगाई गई परत, क्रिस्टल संरचना और जाली, उदाहरण और अनुप्रयोग:

● होमोपिटैक्सी: यह तब होता है जब एपिटैक्सियल परत सब्सट्रेट के समान सामग्री से बनाई जाती है।

✔ बढ़ी हुई परत: एपिटैक्स रूप से उगाई गई परत सब्सट्रेट परत के समान सामग्री की है।

✔ क्रिस्टल संरचना और जाली: सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक समान हैं।

✔ उदाहरण: सब्सट्रेट सिलिकॉन पर अत्यधिक शुद्ध सिलिकॉन का एपिटैक्सियल विकास।

✔ आवेदन: सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण जहां विभिन्न डोपिंग स्तरों की परतों की आवश्यकता होती है या सब्सट्रेट पर शुद्ध फिल्में जो कम शुद्ध होती हैं।

● हेटेरोपिटैक्सी: इसमें परत और सब्सट्रेट के लिए उपयोग किए जाने वाले विभिन्न सामग्रियों को शामिल किया जाता है, जैसे कि गैलियम आर्सेनाइड (GAAS) पर बढ़ते एल्यूमीनियम गैलियम आर्सेनाइड (अल्गा)। सफल हेटेरोएपिटैक्सी को दोषों को कम करने के लिए दो सामग्रियों के बीच समान क्रिस्टल संरचनाओं की आवश्यकता होती है।

✔ बढ़ी हुई परत: एपिटैक्स रूप से उगाई गई परत सब्सट्रेट परत की तुलना में एक अलग सामग्री की है।

✔ क्रिस्टल संरचना और जाली: सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक अलग -अलग हैं।

✔ उदाहरण: एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर एपिटैक्स रूप से बढ़ते गैलियम आर्सेनाइड।

✔ आवेदन: सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण जहां विभिन्न सामग्रियों की परतों की आवश्यकता होती है या एक सामग्री की एक क्रिस्टलीय फिल्म का निर्माण करने के लिए है जो एकल क्रिस्टल के रूप में उपलब्ध नहीं है।

अर्धचालक निर्माण में ईपीआई प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारक:

✔ तापमान: एपिटैक्सी दर और एपिटैक्सियल परत घनत्व को प्रभावित करता है। एपिटैक्सी प्रक्रिया के लिए आवश्यक तापमान कमरे के तापमान से अधिक है, और मूल्य एपिटैक्सी के प्रकार पर निर्भर करता है।

✔ दबाव: एपिटैक्सी दर और एपिटैक्सियल परत घनत्व को प्रभावित करता है।

✔ दोष के: एपिटैक्सी में दोष दोषपूर्ण वेफर्स के लिए नेतृत्व करते हैं। ईपीआई प्रक्रिया के लिए आवश्यक भौतिक स्थितियों को गैर-डिफेक्टिव एपिटैक्सियल लेयर ग्रोथ के लिए बनाए रखा जाना चाहिए।

✔ वांछित स्थिति: एपिटैक्सियल विकास क्रिस्टल पर सही स्थिति में होना चाहिए। जिन क्षेत्रों को एपिटैक्सियल प्रक्रिया से बाहर रखा जाना चाहिए, उन्हें विकास को रोकने के लिए ठीक से फिल्माया जाना चाहिए।

✔ ऑटोडोपिंग: जैसा कि उच्च तापमान पर एपिटैक्सी प्रक्रिया आयोजित की जाती है, डोपेंट परमाणु सामग्री में भिन्नता लाने में सक्षम हो सकते हैं।

एपिटैक्सियल वृद्धि तकनीक

एपिटैक्सी प्रक्रिया को करने के लिए कई तरीके हैं: लिक्विड फेज एपिटैक्सी, हाइब्रिड वाष्प चरण एपिटैक्सी, सॉलिड फेज एपिटैक्सी, एटम लेयर डिपॉजिट, केमिकल वाष्प डिपोजिशन, आणविक बीम एपिटैक्सी, आदि। आइए दो एपिटैक्सी प्रक्रियाओं की तुलना करें: सीवीडी और एमबीई।

एपिटैक्सियल वृद्धि मोड

एपिटैक्सी ग्रोथ मोड: एपिटैक्सियल विकास विभिन्न मोड के माध्यम से हो सकता है, जो प्रभावित करता है कि परतें कैसे बनती हैं:

✔ (ए) वोल्मर-वेबर (VW): त्रि-आयामी द्वीप विकास की विशेषता जहां निरंतर फिल्म गठन से पहले न्यूक्लिएशन होता है।

✔ (बी)फ्रैंक-वैन डेर मेरवे (एफएम): परत-दर-परत विकास शामिल है, समान मोटाई को बढ़ावा देता है।

✔ (c) साइड-क्रास्टन्स (एसके): VW और FM का एक संयोजन, परत के विकास के साथ शुरू होता है जो एक महत्वपूर्ण मोटाई के बाद द्वीप के गठन में संक्रमण होता है।

अर्धचालक विनिर्माण में एपिटैक्सी ग्रोथ का महत्व

अर्धचालक वेफर्स के विद्युत गुणों को बढ़ाने के लिए एपिटैक्सी महत्वपूर्ण है। डोपिंग प्रोफाइल को नियंत्रित करने और विशिष्ट सामग्री विशेषताओं को प्राप्त करने की क्षमता आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में एपिटैक्सी अपरिहार्य बनाती है।

इसके अलावा, उच्च प्रदर्शन वाले सेंसर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स को विकसित करने में एपिटैक्सियल प्रक्रियाएं तेजी से महत्वपूर्ण हैं, जो अर्धचालक प्रौद्योगिकी में चल रही प्रगति को दर्शाती हैं। मापदंडों को नियंत्रित करने में आवश्यक सटीकता जैसेतापमान, दबाव और गैस प्रवाह दरन्यूनतम दोषों के साथ उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टलीय परतों को प्राप्त करने के लिए एपिटैक्सियल विकास महत्वपूर्ण है।