एपिटॅक्सियल प्रक्रिया काय आहे?

एपिटॅक्सियल प्रक्रियेचे विहंगावलोकन

"एपिटॅक्सी" हा शब्द ग्रीक शब्द "एपीआय", ज्याचा अर्थ "ऑन," आणि "टॅक्सी" आहे, ज्याचा अर्थ "ऑर्डर केला" आहे, जो क्रिस्टलीय वाढीचे ऑर्डर केलेले स्वरूप दर्शवितो. एपिटॅक्सी ही सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशनमध्ये एक महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया आहे, क्रिस्टलीय सब्सट्रेटवरील पातळ क्रिस्टलीय लेयरच्या वाढीचा संदर्भ देते. सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशनमधील एपिटॅक्सी (ईपीआय) प्रक्रियेचा हेतू एकाच क्रिस्टल सब्सट्रेटवर साधारणत: ०. to ते २० मायक्रॉनच्या आसपास सिंगल क्रिस्टलचा बारीक थर जमा करणे आहे. ईपीआय प्रक्रिया सेमीकंडक्टर डिव्हाइस मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये एक महत्त्वपूर्ण पायरी आहे, विशेषत:सिलिकॉन वेफरबनावट.

एपिटॅक्सी पातळ चित्रपटांच्या जमा करण्यास अनुमती देते जे अत्यंत ऑर्डर केलेले आहेत आणि विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्मांसाठी तयार केले जाऊ शकतात. डायोड्स, ट्रान्झिस्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्स सारख्या उच्च-गुणवत्तेच्या सेमीकंडक्टर डिव्हाइस तयार करण्यासाठी ही प्रक्रिया आवश्यक आहे.

एपिटॅक्सीचे प्रकार

एपिटॅक्सी प्रक्रियेमध्ये, वाढीचे अभिमुखता अंतर्निहित बेस क्रिस्टलद्वारे निश्चित केले जाते.  जमा करण्याच्या पुनरावृत्तीवर अवलंबून एक किंवा अनेक एपिटॅक्सी थर असू शकतात. एपिटॅक्सी प्रक्रिया रासायनिक रचना आणि संरचनेच्या दृष्टीने मूलभूत सब्सट्रेटपेक्षा समान किंवा भिन्न असू शकते अशा सामग्रीचा पातळ थर तयार करण्यासाठी एपिटॅक्सी प्रक्रिया वापरली जाऊ शकते. एपिटॅक्सीला सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयर दरम्यानच्या संबंधांवर आधारित दोन प्राथमिक श्रेणींमध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकते:होमोपीटॅक्सीआणिHeteroepitaxy.

पुढे, आम्ही चार आयामांमधून होमोपीटॅक्सी आणि हेटरोएपीटॅक्सीमधील फरकांचे विश्लेषण करू: वाढलेले थर, क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी, उदाहरण आणि अनुप्रयोग:

● होमोपीटॅक्सी: जेव्हा एपिटॅक्सियल लेयर सब्सट्रेट सारख्याच सामग्रीपासून बनविला जातो तेव्हा हे उद्भवते.

✔ प्रौढ थर: एपिटॅक्सियलली पिकलेली थर सब्सट्रेट लेयर सारख्याच सामग्रीची आहे.

✔ क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी: सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयरची क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी स्थिरता समान आहे.

✔ उदाहरण: सब्सट्रेट सिलिकॉनपेक्षा जास्त शुद्ध सिलिकॉनची एपिटॅक्सियल वाढ.

✔ अर्ज: सेमीकंडक्टर डिव्हाइस बांधकाम जेथे वेगवेगळ्या डोपिंग पातळीचे स्तर आवश्यक आहेत किंवा कमी शुद्ध असलेल्या थरांवर शुद्ध चित्रपट आवश्यक आहेत.

● हेटरोएपिटॅक्सी: यात गॅलियम आर्सेनाइड (जीएएएस) वर वाढणारी अ‍ॅल्युमिनियम गॅलियम आर्सेनाइड (अल्गास) सारख्या थर आणि सब्सट्रेटसाठी वेगवेगळ्या सामग्रीचा वापर केला जात आहे. यशस्वी हेटरोएपिटॅक्सीला दोष कमी करण्यासाठी दोन सामग्री दरम्यान समान क्रिस्टल स्ट्रक्चर्सची आवश्यकता असते.

✔ प्रौढ थर: एपिटॅक्सियलली पिकलेली थर सब्सट्रेट लेयरपेक्षा वेगळ्या सामग्रीचा आहे.

✔ क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी: सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयरची क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि जाळी स्थिरता भिन्न आहे.

✔ उदाहरण: सिलिकॉन सब्सट्रेटवर एपिटॅक्सियलली वाढणारी गॅलियम आर्सेनाइड.

✔ अर्ज: सेमीकंडक्टर डिव्हाइस बांधकाम जेथे वेगवेगळ्या सामग्रीचे स्तर आवश्यक आहेत किंवा एकच क्रिस्टल म्हणून उपलब्ध नसलेल्या सामग्रीचा क्रिस्टलीय फिल्म तयार करण्यासाठी.

सेमीकंडक्टर फॅब्रिकेशनमध्ये ईपीआय प्रक्रियेवर परिणाम करणारे घटक:

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

✔ दबाव: एपिटॅक्सी रेट आणि एपिटॅक्सियल लेयर घनतेवर परिणाम होतो.

✔ दोष: एपिटॅक्सी मधील दोष सदोष वेफर्सकडे वळतात. ईपीआय प्रक्रियेसाठी आवश्यक शारीरिक परिस्थिती नॉन-फॅक्टिव्ह एपिटॅक्सियल लेयर वाढीसाठी राखली पाहिजे.

✔ इच्छित स्थिती: एपिटॅक्सियल वाढ क्रिस्टलवरील योग्य स्थितीत असावी. एपिटॅक्सियल प्रक्रियेमधून वगळले जाणारे प्रदेश वाढीस प्रतिबंध करण्यासाठी योग्यरित्या चित्रित केले पाहिजेत.

✔ ऑटोडॉपिंग: एपिटॅक्सी प्रक्रिया उच्च तापमानात आयोजित केल्यामुळे, डोपंट अणू सामग्रीमध्ये भिन्नता आणण्यास सक्षम असू शकतात.

एपिटॅक्सियल ग्रोथ तंत्र

एपिटॅक्सी प्रक्रिया करण्यासाठी अनेक पद्धती आहेत: लिक्विड फेज एपिटॅक्सी, हायब्रिड वाष्प टप्प्यात एपिटॅक्सी, सॉलिड फेज एपिटॅक्सी, अणू थर जमा, रासायनिक वाष्प जमा, आण्विक बीम एपिटॅक्सी इ. चला दोन एपिटॅक्सी प्रक्रियेची तुलना करूयाः सीव्हीडी आणि एमबीई.

एपिटॅक्सियल ग्रोथ मोड

एपिटॅक्सी ग्रोथ मोड: एपिटॅक्सियल वाढ वेगवेगळ्या मोडद्वारे उद्भवू शकते, ज्यामुळे थर कसे तयार होतात यावर परिणाम होतो:

✔ (अ) व्होल्मर-वेबर (व्हीडब्ल्यू): सतत चित्रपट निर्मितीपूर्वी न्यूक्लियेशन उद्भवते अशा त्रिमितीय बेटांच्या वाढीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत.

✔ (बी)फ्रँक-व्हॅन डेर मेरवे (एफएम): एकसमान जाडीला प्रोत्साहन देणारी लेयर-बाय-लेयर वाढीचा समावेश आहे.

✔ (सी) साइड-क्रॅस्टन (एसके): व्हीडब्ल्यू आणि एफएमचे संयोजन, एक गंभीर जाडी गाठल्यानंतर बेटांच्या निर्मितीमध्ये संक्रमण असलेल्या थर वाढीसह प्रारंभ होते.

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये एपिटॅक्सी ग्रोथचे महत्त्व

सेमीकंडक्टर वेफर्सच्या विद्युत गुणधर्म वाढविण्यासाठी एपिटॅक्सी महत्त्वपूर्ण आहे. डोपिंग प्रोफाइल नियंत्रित करण्याची आणि विशिष्ट सामग्रीची वैशिष्ट्ये प्राप्त करण्याची क्षमता आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये एपिटॅक्सी अपरिहार्य बनवते.

शिवाय, एपिटॅक्सियल प्रक्रिया उच्च-कार्यक्षमता सेन्सर आणि पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करण्यासाठी वाढत्या प्रमाणात महत्त्वपूर्ण आहेत, सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानामध्ये चालू असलेल्या प्रगती प्रतिबिंबित करतात. जसे की पॅरामीटर्स नियंत्रित करण्यासाठी आवश्यक अचूकतातापमान, दबाव आणि गॅस प्रवाह दरकमीतकमी दोषांसह उच्च-गुणवत्तेच्या क्रिस्टलीय स्तर साध्य करण्यासाठी एपिटॅक्सियल वाढीसाठी गंभीर आहे.