सेमीकंडक्टर एपिटॅक्सी प्रक्रिया काय आहे?

एका परिपूर्ण क्रिस्टलीय बेस लेयरवर इंटिग्रेटेड सर्किट्स किंवा सेमीकंडक्टर उपकरणे तयार करणे आदर्श आहे. दएपिटॅक्सी(ईपीआय) सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमधील प्रक्रियेचे उद्दीष्ट सिंगल-क्रिस्टलिन सब्सट्रेटवर साधारणत: 0.5 ते 20 मायक्रॉन, एक सिंगल-क्रिस्टलिन लेयर जमा करणे आहे. एपिटॅक्सी प्रक्रिया सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या निर्मितीसाठी एक महत्त्वपूर्ण पायरी आहे, विशेषत: सिलिकॉन वेफर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये.

सेमीकंडक्टर उत्पादनात एपिटॅक्सी (एपीआय) प्रक्रिया

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये एपिटॅक्सीचा विहंगावलोकन

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमधील एपिटॅक्सी (ईपीआय) प्रक्रिया काय आहे क्रिस्टलीय सब्सट्रेटच्या शीर्षस्थानी दिलेल्या अभिमुखतेमध्ये पातळ क्रिस्टलीय थर वाढीस अनुमती देते.

ध्येय सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये, उपकरणाद्वारे इलेक्ट्रॉनची वाहतूक अधिक कार्यक्षमतेने करणे हे एपिटॅक्सी प्रक्रियेचे लक्ष्य आहे. सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या बांधकामामध्ये, रचना एकसमान करण्यासाठी आणि परिष्कृत करण्यासाठी एपिटॅक्सी स्तर समाविष्ट केले जातात.

प्रक्रिया दएपिटॅक्सीप्रक्रिया समान सामग्रीच्या सब्सट्रेटवर उच्च शुद्धतेच्या एपिटॅक्सियल स्तरांच्या वाढीस अनुमती देते. हेटरोजंक्शन बायपोलर ट्रान्झिस्टर (HBTs) किंवा मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (MOSFETs) सारख्या काही सेमीकंडक्टर सामग्रीमध्ये, एपिटॅक्सी प्रक्रियेचा वापर सब्सट्रेटपेक्षा वेगळ्या सामग्रीचा थर वाढवण्यासाठी केला जातो. ही एपिटॅक्सी प्रक्रिया आहे ज्यामुळे उच्च डोप केलेल्या सामग्रीच्या थरावर कमी घनतेचा डोपड थर वाढणे शक्य होते.

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमधील एपिटॅक्सी प्रक्रियेचे विहंगावलोकन

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमधील एपिटॅक्सी (ईपीआय) प्रक्रिया काय आहे हे क्रिस्टलीय सब्सट्रेटच्या शीर्षस्थानी दिलेल्या अभिमुखतेमध्ये पातळ क्रिस्टलीय थर वाढीस अनुमती देते.

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमधील उद्दिष्ट, एपिटॅक्सी प्रक्रियेचे उद्दिष्ट हे आहे की यंत्राद्वारे इलेक्ट्रॉनची वाहतूक अधिक कार्यक्षमतेने करणे. सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या बांधकामामध्ये, रचना एकसमान करण्यासाठी आणि परिष्कृत करण्यासाठी एपिटॅक्सी स्तर समाविष्ट केले जातात.

एपिटॅक्सी प्रक्रिया समान सामग्रीच्या सब्सट्रेटवर उच्च शुद्धता एपिटॅक्सियल थरांच्या वाढीस अनुमती देते. काही सेमीकंडक्टर मटेरियलमध्ये, जसे की हेटरोजंक्शन द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर (एचबीटीएस) किंवा मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (एमओएसएफईटीएस), एपिटॅक्सी प्रक्रियेचा वापर सब्सट्रेटपेक्षा भिन्न सामग्रीचा थर वाढविण्यासाठी केला जातो. ही एपिटॅक्सी प्रक्रिया आहे ज्यामुळे अत्यधिक डोप्ड मटेरियलच्या थरावर कमी-घनता डोप्ड थर वाढणे शक्य होते.

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये एपिटॅक्सियल प्रक्रियेचे प्रकार

एपिटॅक्सियल प्रक्रियेमध्ये, वाढीची दिशा अंतर्निहित सब्सट्रेट क्रिस्टलद्वारे निश्चित केली जाते. जमा करण्याच्या पुनरावृत्तीवर अवलंबून, तेथे एक किंवा अधिक एपिटॅक्सियल थर असू शकतात. अंतर्निहित सब्सट्रेटपासून रासायनिक रचना आणि संरचनेत समान किंवा भिन्न असलेल्या सामग्रीचे पातळ थर तयार करण्यासाठी एपिटॅक्सियल प्रक्रिया वापरल्या जाऊ शकतात.

दोन प्रकारच्या Epi प्रक्रिया

वैशिष्ट्येहोमोपीटॅक्सी हेटरोएपिटॅक्सी

ग्रोथ लेयर्स एपिटॅक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयर सारखीच सामग्री आहे एपिटॅक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयरपेक्षा वेगळी सामग्री आहे

क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि सब्सट्रेटची जाळी स्थिरता आणि एपिटॅक्सियल लेयर समान आहेत क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि सब्सट्रेटची जाळी स्थिर आणि एपिटॅक्सियल लेयर भिन्न आहेत

उदाहरणे सिलिकॉन सब्सट्रेटवरील उच्च-शुद्धता सिलिकॉनची एपिटॅक्सियल वाढ सिलिकॉन सब्सट्रेटवर गॅलियम आर्सेनाइडची एपिटॅक्सियल वाढ

अनुप्रयोग सेमीकंडक्टर डिव्हाइस स्ट्रक्चर्ससाठी वेगवेगळ्या डोपिंग लेव्हलचे थर किंवा कमी शुद्ध सब्सट्रेट्स सेमीकंडक्टर डिव्हाइस स्ट्रक्चर्सवर शुद्ध चित्रपटांची आवश्यकता असते ज्यात भिन्न सामग्रीचे थर आवश्यक असतात किंवा सिंगल क्रिस्टल्स म्हणून प्राप्त होऊ शकत नाहीत अशा सामग्रीचे स्फटिकासारखे चित्रपट तयार करतात

दोन प्रकारच्या ईपीआय प्रक्रिया

वैशिष्ट्ये होमोपीटॅक्सी हेटरोएपिटॅक्सी

ग्रोथ लेयर एपिटॅक्सियल ग्रोथ लेयर ही सब्सट्रेट लेयर सारखीच सामग्री आहे एपिटॅक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयरपेक्षा वेगळी सामग्री आहे

क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयरची क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी स्थिरांक एकच आहेत क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयरची जाळी स्थिरांक भिन्न आहेत

सिलिकॉन सब्सट्रेटवरील गॅलियम आर्सेनाइडची सिलिकॉन सब्सट्रेट एपिटॅक्सियल ग्रोथवरील उच्च शुद्धता सिलिकॉनची उदाहरणे उदाहरणे

ॲप्लिकेशन्स सेमीकंडक्टर डिव्हाईस स्ट्रक्चर्स ज्यांना वेगवेगळ्या डोपिंग लेव्हल्सच्या लेयर्सची गरज असते किंवा कमी शुद्ध सब्सट्रेट्सवर शुद्ध फिल्म्स आवश्यक असतात सेमीकंडक्टर डिव्हाईस स्ट्रक्चर्स ज्यांना वेगवेगळ्या सामग्रीचे थर आवश्यक असतात किंवा एकल क्रिस्टल्स म्हणून मिळू शकत नाहीत अशा सामग्रीच्या क्रिस्टलीय फिल्म्स तयार करतात

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमधील एपिटॅक्सियल प्रक्रियांवर परिणाम करणारे घटक

घटक वर्णन

तापमान एपिटॅक्सी रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयर घनतेवर परिणाम करते. एपिटॅक्सी प्रक्रियेसाठी आवश्यक तापमान खोलीच्या तपमानापेक्षा जास्त आहे आणि मूल्य एपिटॅक्सीच्या प्रकारावर अवलंबून असते.

दबाव एपिटॅक्सी रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयर घनतेवर परिणाम करते.

दोष एपिटॅक्सीमधील दोष दोषपूर्ण वेफर्सकडे नेतात. एपिटॅक्सी प्रक्रियेसाठी आवश्यक भौतिक परिस्थिती दोषमुक्त एपिटॅक्सियल लेयरच्या वाढीसाठी राखली पाहिजे.

इच्छित स्थिती क्रिस्टलच्या योग्य स्थितीवर एपिटॅक्सी प्रक्रिया वाढली पाहिजे. प्रक्रियेदरम्यान ज्या भागात वाढ नको असते ती वाढ रोखण्यासाठी योग्य प्रकारे कोटिंग केली पाहिजे.

एपिटॅक्सी प्रक्रिया उच्च तापमानात केल्यापासून सेल्फ-डोपिंग, डोपंट अणू सामग्रीमध्ये बदल घडवून आणू शकतात.

घटक वर्णन

तापमान एपिटॅक्सी रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयरच्या घनतेवर परिणाम करते. एपिटॅक्सियल प्रक्रियेसाठी आवश्यक तापमान खोलीच्या तपमानापेक्षा जास्त आहे आणि मूल्य एपिटॅक्सीच्या प्रकारावर अवलंबून असते.

दाब एपिटॅक्सी रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयर घनता प्रभावित करते.

दोष एपिटॅक्सीमधील दोष दोषपूर्ण वेफर्सकडे नेतात. एपिटॅक्सी प्रक्रियेसाठी आवश्यक असलेली शारीरिक परिस्थिती दोषमुक्त एपिटॅक्सियल लेयरच्या वाढीसाठी राखली पाहिजे.

इच्छित स्थान क्रिस्टलच्या योग्य ठिकाणी एपिटॅक्सी प्रक्रिया वाढली पाहिजे. या प्रक्रियेदरम्यान वाढीची इच्छा नसलेल्या भागात वाढ रोखण्यासाठी योग्यरित्या लेपित केले जावे.

एपिटॅक्सी प्रक्रिया उच्च तापमानात केल्यापासून सेल्फ-डोपिंग, डोपंट अणू सामग्रीमध्ये बदल घडवून आणू शकतात.

एपिटॅक्सियल घनता आणि दर

एपिटॅक्सियल वाढीची घनता म्हणजे एपिटॅक्सियल ग्रोथ लेयरमधील सामग्रीच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूम अणूंची संख्या. तापमान, दाब आणि सेमीकंडक्टर सब्सट्रेटचा प्रकार यासारखे घटक एपिटॅक्सियल वाढीवर परिणाम करतात. साधारणपणे, एपिटॅक्सियल लेयरची घनता वरील घटकांनुसार बदलते. एपिटॅक्सियल लेयर ज्या वेगाने वाढतो त्याला एपिटॅक्सी रेट म्हणतात.

जर एपिटॅक्सी योग्य ठिकाणी आणि अभिमुखतेमध्ये वाढली असेल तर वाढीचा दर जास्त असेल आणि उलट. एपिटॅक्सियल लेयरच्या घनतेप्रमाणेच, एपिटॅक्सी रेट देखील तापमान, दाब आणि सब्सट्रेट सामग्री प्रकार यासारख्या भौतिक घटकांवर अवलंबून असतो.

उच्च तापमान आणि कमी दाबांवर एपिटॅक्सियल रेट वाढतो. एपिटॅक्सी रेट सब्सट्रेट संरचना अभिमुखता, अभिक्रियाकांचे एकाग्रता आणि वापरलेल्या वाढीच्या तंत्रावर देखील अवलंबून असते.

एपिटॅक्सी प्रक्रिया पद्धती

अनेक एपिटॅक्सी पद्धती आहेत:लिक्विड फेज एपिटॅक्सी （एलपीई）, हायब्रिड वाफ फेज एपिटॅक्सी, सॉलिड फेज एपिटॅक्सी,अणू थर जमा करणे, रासायनिक बाष्प जमा, आण्विक बीम एपिटॅक्सी, इ. दोन एपिटॅक्सी प्रक्रियेची तुलना करूया: सीव्हीडी आणि एमबीई.

रासायनिक वाष्प जमा (सीव्हीडी) आण्विक बीम एपिटॅक्सी (एमबीई)

रासायनिक प्रक्रिया भौतिक प्रक्रिया

एक रासायनिक अभिक्रिया समाविष्ट असते जी जेव्हा गॅस पूर्ववर्ती ग्रोथ चेंबर किंवा अणुभट्टीमध्ये गरम झालेल्या सब्सट्रेटला भेटते तेव्हा उद्भवते. जमा केलेली सामग्री व्हॅक्यूम परिस्थितीत गरम केली जाते

चित्रपटाच्या वाढीच्या प्रक्रियेचे अचूक नियंत्रण वाढलेल्या थराची जाडी आणि रचना यांचे अचूक नियंत्रण

अनुप्रयोगांसाठी ज्यांना अत्यंत बारीक एपिटॅक्सियल थर आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी उच्च-गुणवत्तेच्या एपिटॅक्सियल थर आवश्यक आहेत

बहुतेक सामान्यतः वापरली जाणारी पद्धत अधिक महाग पद्धत

रासायनिक प्रक्रिया भौतिक प्रक्रिया

गॅस प्रीकर्सर ग्रोथ चेंबरमध्ये किंवा अणुभट्टीमध्ये गरम पाण्याची सोय पूर्ण करते तेव्हा उद्भवणारी रासायनिक प्रतिक्रिया असते.

पातळ फिल्म ग्रोथ प्रक्रियेचे अचूक नियंत्रण प्रौढ लेयरची जाडी आणि रचना यांचे अचूक नियंत्रण

उच्च-गुणवत्तेच्या एपिटॅक्सियल लेयर्सची आवश्यकता असलेल्या ॲप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाते ज्यांना अत्यंत बारीक एपिटॅक्सियल लेयर आवश्यक असतात

सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी पद्धत अधिक महाग पद्धत

सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये एपिटॅक्सी प्रक्रिया महत्त्वपूर्ण आहे; च्या कामगिरीला अनुकूल करते

सेमीकंडक्टर डिव्हाइस आणि एकात्मिक सर्किट्स. सेमीकंडक्टर डिव्हाइस मॅन्युफॅक्चरिंगमधील ही एक मुख्य प्रक्रिया आहे जी डिव्हाइसची गुणवत्ता, वैशिष्ट्ये आणि विद्युत कामगिरीवर परिणाम करते.