अर्धचालक एपिटेक्सी प्रक्रिया के हो?

यो एक उत्तम क्रिस्टलीय आधार तहमा एकीकृत सर्किट वा अर्धचालक उपकरणहरू निर्माण गर्न आदर्श हो। दepitaxy(epi) अर्धचालक निर्माणमा प्रक्रियाले एकल-क्रिस्टलाइन सब्सट्रेटमा सामान्यतया ०.५ देखि २० माइक्रोनसम्मको राम्रो एकल-क्रिस्टलाइन तह जम्मा गर्ने लक्ष्य राख्छ। एपिटाक्सी प्रक्रिया सेमीकन्डक्टर उपकरणहरूको निर्माणमा विशेष गरी सिलिकन वेफर निर्माणमा महत्त्वपूर्ण चरण हो।

सेमीकन्डक्टर निर्माणमा Epitaxy (epi) प्रक्रिया

सेमीकन्डक्टर निर्माण मा Epitaxy को सिंहावलोकन

यो के हो अर्धचालक निर्माणमा एपिटेक्सी (एपीआई) प्रक्रियाले क्रिस्टलीय सब्सट्रेटको शीर्षमा दिइएको अभिमुखीकरणमा पातलो क्रिस्टलीय तहको वृद्धिलाई अनुमति दिन्छ।

लक्ष्य अर्धचालक निर्माणमा, एपिटेक्सी प्रक्रियाको लक्ष्य भनेको उपकरण मार्फत इलेक्ट्रोनहरूलाई अझ प्रभावकारी ढुवानी गर्नु हो। अर्धचालक उपकरणहरूको निर्माणमा, संरचनालाई एकरूप बनाउन र परिष्कृत गर्न एपिटेक्सी तहहरू समावेश गरिन्छ।

प्रक्रिया दepitaxyप्रक्रियाले समान सामग्रीको सब्सट्रेटमा उच्च शुद्धता एपिटेक्सियल तहहरूको वृद्धिलाई अनुमति दिन्छ। केही अर्धचालक सामग्रीहरूमा, जस्तै हेटरोजंक्शन द्विध्रुवी ट्रान्जिस्टरहरू (HBTs) वा मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टरहरू (MOSFETs), एपिटाक्सी प्रक्रिया सब्सट्रेट भन्दा फरक सामग्रीको तह बढाउन प्रयोग गरिन्छ। यो एपिटेक्सी प्रक्रिया हो जसले उच्च डोप गरिएको सामग्रीको तहमा कम घनत्व डोपेड तह बढाउन सम्भव बनाउँछ।

अर्धचालक निर्माण मा epitaxy प्रक्रिया को सिंहावलोकन

यो के हो अर्धचालक निर्माणमा एपिटाक्सी (एपीआई) प्रक्रियाले क्रिस्टलीय सब्सट्रेटको शीर्षमा दिइएको अभिमुखीकरणमा पातलो क्रिस्टलीय तहको वृद्धिलाई अनुमति दिन्छ।

अर्धचालक निर्माणमा लक्ष्य, एपिटेक्सी प्रक्रियाको लक्ष्य उपकरण मार्फत ढुवानी गरिएका इलेक्ट्रोनहरूलाई अझ प्रभावकारी बनाउनु हो। अर्धचालक उपकरणहरूको निर्माणमा, संरचनालाई एकरूप बनाउन र परिष्कृत गर्न एपिटेक्सी तहहरू समावेश गरिन्छ।

एपिटेक्सी प्रक्रियाले समान सामग्रीको सब्सट्रेटमा उच्च शुद्धता एपिटेक्सियल तहहरूको वृद्धिलाई अनुमति दिन्छ। केही अर्धचालक सामग्रीहरूमा, जस्तै हेटरोजंक्शन द्विध्रुवी ट्रान्जिस्टरहरू (HBTs) वा मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टर फिल्ड इफेक्ट ट्रान्जिस्टरहरू (MOSFETs), एपिटाक्सी प्रक्रिया सब्सट्रेट भन्दा फरक सामग्रीको तह बढाउन प्रयोग गरिन्छ। यो एपिटेक्सी प्रक्रिया हो जसले उच्च डोप गरिएको सामग्रीको तहमा कम-घनत्व डोपेड तह बढाउन सम्भव बनाउँछ।

सेमीकन्डक्टर निर्माणमा एपिटेक्सियल प्रक्रियाहरूका प्रकारहरू

एपिटेक्सियल प्रक्रियामा, विकासको दिशा अन्तर्निहित सब्सट्रेट क्रिस्टल द्वारा निर्धारण गरिन्छ। बयान को पुनरावृत्ति मा निर्भर गर्दछ, त्यहाँ एक वा धेरै epitaxial तह हुन सक्छ। एपिटेक्सियल प्रक्रियाहरू सामग्रीको पातलो तहहरू बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ जुन अन्तर्निहित सब्सट्रेटबाट रासायनिक संरचना र संरचनामा समान वा फरक छ।

दुई प्रकारका Epi प्रक्रियाहरू

विशेषताहरूHomoepitaxy Heteroepitaxy

ग्रोथ लेयर एपिटेक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयरको समान सामग्री हो एपिटेक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयर भन्दा फरक सामग्री हो

क्रिस्टल संरचना र जाली सब्सट्रेट र एपिटेक्सियल तहको क्रिस्टल संरचना र जाली स्थिरता एउटै हुन्छ। सब्सट्रेट र एपिटेक्सियल तहको क्रिस्टल संरचना र जाली स्थिरता फरक हुन्छ।

उदाहरणहरू सिलिकन सब्सट्रेटमा उच्च शुद्धता सिलिकनको एपिटेक्सियल वृद्धि सिलिकन सब्सट्रेटमा ग्यालियम आर्सेनाइडको एपिटेक्सियल वृद्धि

एप्लिकेसनहरू सेमीकन्डक्टर उपकरण संरचनाहरू जसमा विभिन्न डोपिङ स्तरहरू वा कम शुद्ध सब्सट्रेटहरूमा शुद्ध फिल्महरू आवश्यक पर्दछ सेमिकन्डक्टर उपकरण संरचनाहरू विभिन्न सामग्रीहरूको तहहरू आवश्यक पर्दछ वा एकल क्रिस्टलको रूपमा प्राप्त गर्न नसकिने सामग्रीहरूको क्रिस्टलीय फिल्महरू निर्माण गर्दछ।

Epi प्रक्रिया को दुई प्रकार

विशेषताहरू Homoepitaxy Heteroepitaxy

ग्रोथ लेयर एपिटेक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयरको समान सामग्री हो एपिटेक्सियल ग्रोथ लेयर सब्सट्रेट लेयर भन्दा फरक सामग्री हो

क्रिस्टल संरचना र जाली सब्सट्रेट र एपिटेक्सियल तहको क्रिस्टल संरचना र जाली स्थिरता एउटै हुन्। सब्सट्रेट र एपिटेक्सियल तहको क्रिस्टल संरचना र जाली स्थिरता फरक छन्।

उदाहरणहरू सिलिकन सब्सट्रेटमा उच्च शुद्धता सिलिकनको एपिटेक्सियल वृद्धि सिलिकन सब्सट्रेटमा ग्यालियम आर्सेनाइडको एपिटेक्सियल वृद्धि

एप्लिकेसनहरू सेमिकन्डक्टर उपकरण संरचनाहरू जसमा विभिन्न डोपिङ स्तरहरू वा कम शुद्ध सब्सट्रेटहरूमा शुद्ध फिल्महरू आवश्यक पर्दछ सेमिकन्डक्टर उपकरण संरचनाहरू जसलाई विभिन्न सामग्रीहरूको तहहरू आवश्यक पर्दछ वा एकल क्रिस्टलको रूपमा प्राप्त गर्न नसकिने सामग्रीहरूको क्रिस्टलीय फिल्महरू निर्माण गर्दछ।

सेमीकन्डक्टर निर्माणमा एपिटेक्सियल प्रक्रियाहरूलाई असर गर्ने कारकहरू

कारक विवरण

तापक्रमले epitaxy दर र epitaxial तह घनत्वलाई असर गर्छ। एपिटाक्सी प्रक्रियाको लागि आवश्यक तापक्रम कोठाको तापक्रम भन्दा बढी हुन्छ र मान एपिटेक्सीको प्रकारमा निर्भर गर्दछ।

दबाबले epitaxy दर र epitaxial तह घनत्वलाई असर गर्छ।

दोषहरू एपिटेक्सीमा दोषहरूले दोषपूर्ण वेफरहरू निम्त्याउँछ। एपिटेक्सी प्रक्रियाको लागि आवश्यक भौतिक अवस्थाहरू दोष-रहित एपिटेक्सियल तह वृद्धिको लागि कायम राख्नुपर्छ।

वांछित स्थिति epitaxy प्रक्रिया क्रिस्टल को सही स्थिति मा बढ्नुपर्छ। प्रक्रियाको क्रममा विकास चाहिने क्षेत्रहरू विकास रोक्नको लागि राम्ररी लेपित हुनुपर्छ।

सेल्फ-डोपिङ एपिटाक्सी प्रक्रिया उच्च तापक्रममा गरिन्छ, डोपान्ट परमाणुहरूले सामग्रीमा परिवर्तन ल्याउन सक्षम हुन सक्छन्।

कारक विवरण

तापक्रमले epitaxy दर र epitaxial तहको घनत्वलाई असर गर्छ। epitaxial प्रक्रिया को लागी आवश्यक तापमान कोठा को तापमान भन्दा उच्च छ, र मान epitaxy को प्रकार मा निर्भर गर्दछ।

दबाबले epitaxy दर र epitaxial तह घनत्वलाई असर गर्छ।

दोषहरू एपिटेक्सीमा दोषहरूले दोषपूर्ण वेफरहरू निम्त्याउँछ। एपिटेक्सी प्रक्रियाको लागि आवश्यक भौतिक अवस्थाहरू दोष-रहित एपिटेक्सियल तह वृद्धिको लागि कायम राख्नुपर्छ।

इच्छित स्थान क्रिस्टलको सही स्थानमा एपिटेक्सी प्रक्रिया बढ्नुपर्छ। यस प्रकृयाको बखत बृद्धि नचाहिने क्षेत्रहरु लाई बृद्धि रोक्नको लागि राम्ररी लेप गर्नु पर्छ।

सेल्फ-डोपिङ एपिटाक्सी प्रक्रिया उच्च तापक्रममा गरिन्छ, डोपान्ट परमाणुहरूले सामग्रीमा परिवर्तन ल्याउन सक्षम हुन सक्छन्।

एपिटेक्सियल घनत्व र दर

एपिटेक्सियल वृद्धिको घनत्व एपिटेक्सियल वृद्धि तहमा सामग्रीको प्रति एकाइ मात्रा परमाणुहरूको संख्या हो। तापक्रम, दबाब, र अर्धचालक सब्सट्रेटको प्रकार जस्ता कारकहरूले एपिटेक्सियल वृद्धिलाई असर गर्छ। सामान्यतया, एपिटेक्सियल तहको घनत्व माथिका कारकहरूसँग भिन्न हुन्छ। एपिटेक्सियल लेयर बढ्ने गतिलाई एपिटेक्सी दर भनिन्छ।

यदि एपिटेक्सी उचित स्थान र अभिमुखीकरणमा बढ्यो भने, वृद्धि दर उच्च हुनेछ र यसको विपरीत। epitaxial तह घनत्व जस्तै, epitaxy दर पनि भौतिक कारक जस्तै तापमान, दबाव, र सब्सट्रेट सामग्री प्रकार मा निर्भर गर्दछ।

उच्च तापमान र कम दबावमा एपिटेक्सियल दर बढ्छ। एपिटेक्सी दर पनि सब्सट्रेट संरचना अभिविन्यास, अभिक्रियाकर्ताहरूको एकाग्रता, र प्रयोग गरिएको वृद्धि प्रविधिमा निर्भर गर्दछ।

Epitaxy प्रक्रिया विधिहरू

त्यहाँ धेरै epitaxy विधिहरू छन्:तरल चरण एपिटेक्सी (LPE), हाइब्रिड वाष्प चरण एपिटेक्सी, ठोस चरण एपिटेक्सी,परमाणु तह निक्षेप, रासायनिक वाष्प निक्षेप, आणविक बीम एपिटेक्सी, आदि। दुई एपिटेक्सी प्रक्रियाहरू तुलना गरौं: CVD र MBE।

रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) आणविक बीम एपिटेक्सी (MBE)

रासायनिक प्रक्रिया भौतिक प्रक्रिया

एक रासायनिक प्रतिक्रिया समावेश गर्दछ जुन तब हुन्छ जब ग्यास पूर्ववर्ती वृद्धि चेम्बर वा रिएक्टरमा तातो सब्सट्रेट भेट्छ जम्मा गरिनु पर्ने सामग्री भ्याकुम अवस्थाहरूमा तताइन्छ।

फिल्म वृद्धि प्रक्रियाको सटीक नियन्त्रण बढेको तहको मोटाई र संरचनाको सटीक नियन्त्रण

उच्च-गुणस्तरको एपिटेक्सियल तहहरू आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूको लागि अत्यन्तै राम्रो एपिटेक्सियल तहहरू आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूको लागि

सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने विधि बढी महँगो विधि

रासायनिक प्रक्रिया भौतिक प्रक्रिया

एक रासायनिक प्रतिक्रिया समावेश गर्दछ जुन तब हुन्छ जब ग्यास पूर्ववर्ती वृद्धि चेम्बर वा रिएक्टरमा तातो सब्सट्रेट भेट्छ जम्मा गरिनु पर्ने सामग्री भ्याकुम अवस्थाहरूमा तताइन्छ।

पातलो फिल्म वृद्धि प्रक्रियाको सटीक नियन्त्रण बढेको तहको मोटाई र संरचनाको सटीक नियन्त्रण

उच्च-गुणस्तरको एपिटेक्सियल तहहरू आवश्यक पर्ने अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ।

सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने विधि बढी महँगो विधि

सेमीकन्डक्टर निर्माणमा एपिटेक्सी प्रक्रिया महत्वपूर्ण हुन्छ; को प्रदर्शन अनुकूलन गर्दछ

अर्धचालक उपकरण र एकीकृत सर्किट। यो सेमीकन्डक्टर उपकरण निर्माणमा मुख्य प्रक्रियाहरू मध्ये एक हो जसले उपकरणको गुणस्तर, विशेषताहरू, र विद्युतीय प्रदर्शनलाई असर गर्छ।