ايپيٽيڪسيل پرتون سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز ۾ ڪيئن مدد ڪن ٿيون؟

ايپيٽيڪسيل ويفر نالي جي اصليت

پهرين، اچو ته هڪ ننڍڙي تصور کي مشهور ڪريون: ويفر جي تياري ۾ ٻه اهم لنڪ شامل آهن: سبسٽريٽ تياري ۽ ايپيٽيڪسيل عمل. سبسٽريٽ هڪ ويفر آهي جيڪو سيمي ڪنڊڪٽر سنگل ڪرسٽل مواد مان ٺهيل آهي. سبسٽريٽ سڌو سنئون ويفر جي پيداوار جي عمل ۾ داخل ٿي سگهي ٿو سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز پيدا ڪرڻ لاءِ، يا ان کي ايپيٽيڪسيل عملن ذريعي پروسيس ڪري سگهجي ٿو ايپيٽيڪسيل ويفر پيدا ڪرڻ لاءِ. ايپيٽيڪسي هڪ سنگل ڪرسٽل سبسٽريٽ تي سنگل ڪرسٽل جي هڪ نئين پرت کي وڌائڻ جي عمل کي ظاهر ڪري ٿو جيڪو احتياط سان ڪٽڻ، پيسڻ، پالش ڪرڻ، وغيره ذريعي پروسيس ڪيو ويو آهي. نئون سنگل ڪرسٽل سبسٽريٽ وانگر ساڳيو مواد ٿي سگهي ٿو، يا اهو هڪ مختلف مواد (هموجنس) ايپيٽيڪسي يا هيٽرو ايپيٽڪسي ٿي سگهي ٿو). ڇاڪاڻ ته نئين سنگل ڪرسٽل پرت سبسٽريٽ جي ڪرسٽل مرحلي جي مطابق وڌندي ۽ وڌندي آهي، ان کي ايپيٽيڪسيل پرت سڏيو ويندو آهي (ٿلهائي عام طور تي ڪجهه مائڪرون هوندي آهي، مثال طور سلڪون کي وٺو: سلڪون ايپيٽيڪسيل واڌ جو مطلب سلڪون سنگل ڪرسٽل سبسٽريٽ تي آهي جنهن ۾ هڪ خاص ڪرسٽل اورينٽيشن آهي. ڪرسٽل جي هڪ پرت سٺي جالي جي جوڙجڪ جي سالميت ۽ مختلف مزاحمت ۽ ٿلهي سان ساڳي ڪرسٽل اورينٽيشن سان جيئن سبسٽريٽ وڌندي آهي)، ۽ ايپيٽيڪسيل پرت سان سبسٽريٽ کي ايپيٽيڪسيل ويفر سڏيو ويندو آهي (ايپيٽيڪسيل ويفر = ايپيٽيڪسيل پرت + سبسٽريٽ). جڏهن ڊوائيس ايپيٽيڪسيل پرت تي ٺاهيو ويندو آهي، ته ان کي مثبت ايپيٽيڪسي سڏيو ويندو آهي. جيڪڏهن ڊوائيس سبسٽريٽ تي ٺاهيو ويندو آهي، ته ان کي ريورس ايپيٽيڪسي سڏيو ويندو آهي. هن وقت، ايپيٽيڪسيل پرت صرف هڪ مددگار ڪردار ادا ڪري ٿي.

پالش ٿيل ويفر

ايپيٽيڪسيل واڌ جا طريقا

ماليڪيولر بيم ايپيٽيڪسي (MBE): هي هڪ سيمي ڪنڊڪٽر ايپيٽيڪسيل گروٿ ٽيڪنالاجي آهي جيڪا الٽرا هاءِ ويڪيوم حالتن ۾ ڪئي ويندي آهي. هن ٽيڪنڪ ۾، ماخذ مواد کي ايٽم يا ماليڪيول جي بيم جي صورت ۾ بخارات بڻايو ويندو آهي ۽ پوءِ هڪ ڪرسٽل لائن سبسٽريٽ تي جمع ڪيو ويندو آهي. MBE هڪ تمام صحيح ۽ ڪنٽرول ٿيندڙ سيمي ڪنڊڪٽر پتلي فلم گروٿ ٽيڪنالاجي آهي جيڪا ايٽمي سطح تي جمع ٿيل مواد جي ٿلهي کي صحيح طور تي ڪنٽرول ڪري سگهي ٿي.
ڌاتو نامياتي CVD (MOCVD): MOCVD عمل ۾، نامياتي ڌاتو ۽ هائيڊرائيڊ گيس N گيس جنهن ۾ گهربل عنصر شامل آهن، مناسب درجه حرارت تي سبسٽريٽ کي فراهم ڪيا ويندا آهن، گهربل سيمي ڪنڊڪٽر مواد پيدا ڪرڻ لاءِ ڪيميائي رد عمل مان گذرندا آهن، ۽ سبسٽريٽ تي جمع ڪيا ويندا آهن، جڏهن ته باقي مرڪب ۽ رد عمل جون شيون خارج ڪيون وينديون آهن.
وانپ فيز ايپيٽيڪسي (VPE): وانپ فيز ايپيٽيڪسي هڪ اهم ٽيڪنالاجي آهي جيڪا عام طور تي سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز جي پيداوار ۾ استعمال ٿيندي آهي. بنيادي اصول اهو آهي ته عنصري مادن يا مرکبات جي بخارات کي ڪيريئر گيس ۾ منتقل ڪيو وڃي، ۽ ڪيميائي رد عمل ذريعي سبسٽريٽ تي ڪرسٽل جمع ڪيا وڃن.

ايپيٽيڪسي عمل ڪهڙن مسئلن کي حل ڪري ٿو؟

صرف بلڪ سنگل ڪرسٽل مواد مختلف سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز جي پيداوار جي وڌندڙ ضرورتن کي پورو نٿو ڪري سگهي. تنهن ڪري، ايپيٽيڪسيل واڌ، هڪ پتلي پرت واري سنگل ڪرسٽل مواد جي واڌ جي ٽيڪنالاجي، 1959 جي آخر ۾ ترقي ڪئي وئي. تنهن ڪري مواد جي ترقي ۾ ايپيٽيڪسي ٽيڪنالاجي جو ڪهڙو خاص حصو آهي؟

سلڪون لاءِ، جڏهن سلڪون ايپيٽيڪسيل گروٿ ٽيڪنالاجي شروع ٿي، اهو سلڪون هاءِ فريڪوئنسي ۽ هاءِ پاور ٽرانزسٽر جي پيداوار لاءِ واقعي ڏکيو وقت هو. ٽرانزسٽر اصولن جي نقطه نظر کان، هاءِ فريڪوئنسي ۽ هاءِ پاور حاصل ڪرڻ لاءِ، ڪليڪٽر ايريا جو بريڪ ڊائون وولٽيج وڌيڪ هجڻ گهرجي ۽ سيريز مزاحمت ننڍي هجڻ گهرجي، يعني، سيچوريشن وولٽيج ڊراپ ننڍو هجڻ گهرجي. پهرين جي ضرورت آهي ته گڏ ڪرڻ واري علائقي ۾ مواد جي مزاحمت وڌيڪ هجڻ گهرجي، جڏهن ته بعد واري جي ضرورت آهي ته گڏ ڪرڻ واري علائقي ۾ مواد جي مزاحمت گهٽ هجڻ گهرجي. ٻئي صوبا هڪ ٻئي جا متضاد آهن. جيڪڏهن ڪليڪٽر ايريا ۾ مواد جي ٿولهه کي سيريز مزاحمت گهٽائڻ لاءِ گهٽايو وڃي ته سلڪون ويفر تمام گهڻو پتلي ۽ نازڪ هوندو جيڪو پروسيس ڪرڻ لاءِ نه هوندو. جيڪڏهن مواد جي مزاحمت گهٽجي وڃي ته اهو پهرين ضرورت جي خلاف هوندو. بهرحال، ايپيٽيڪسيل ٽيڪنالاجي جي ترقي ڪامياب ٿي چڪي آهي. هن مشڪل کي حل ڪيو.

حل: هڪ انتهائي گهٽ مزاحمت واري سبسٽريٽ تي هڪ اعليٰ مزاحمت واري ايپيٽيڪسيل پرت وڌو، ۽ ڊوائيس کي ايپيٽيڪسيل پرت تي ٺاهيو. هي اعليٰ مزاحمت واري ايپيٽيڪسيل پرت يقيني بڻائي ٿي ته ٽيوب ۾ هڪ اعليٰ بريڪ ڊائون وولٽيج آهي، جڏهن ته گهٽ مزاحمت وارو سبسٽريٽ اهو سبسٽريٽ جي مزاحمت کي پڻ گھٽائي ٿو، ان ڪري سنترپتي وولٽيج ڊراپ کي گھٽائي ٿو، ان ڪري ٻنهي جي وچ ۾ تضاد کي حل ڪري ٿو.

ان کان علاوه، ايپيٽيڪسي ٽيڪنالاجيون جهڙوڪ وانپ فيز ايپيٽيڪسي ۽ مائع فيز ايپيٽيڪسي آف GaAs ۽ ٻين III-V، II-VI ۽ ٻين ماليڪيولر مرڪب سيمي ڪنڊڪٽر مواد پڻ تمام گهڻو ترقي ڪئي وئي آهي ۽ اڪثر مائڪرو ويڪرو ڊوائيسز، آپٽو اليڪٽرانڪ ڊوائيسز، پاور لاءِ بنياد بڻجي ويون آهن. اهو ڊوائيسز جي پيداوار لاءِ هڪ لازمي عمل ٽيڪنالاجي آهي، خاص طور تي پتلي تہن، سپرليٽس، ڪوانٽم ويلز، اسٽرينڊ سپرليٽس، ۽ ايٽمي سطح جي پتلي پرت ايپيٽيڪسي ۾ ماليڪيولر بيم ۽ ڌاتو نامياتي وانپ فيز ايپيٽيڪسي ٽيڪنالاجي جو ڪامياب استعمال، جيڪو سيمي ڪنڊڪٽر ريسرچ ۾ هڪ نئون قدم آهي. فيلڊ ۾ "انرجي بيلٽ انجنيئرنگ" جي ترقي هڪ مضبوط بنياد رکيو آهي.

عملي ايپليڪيشنن ۾، وائڊ بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽر ڊوائيسز تقريبن هميشه ايپيٽڪسيل پرت تي ٺاهيا ويندا آهن، ۽ سلڪون ڪاربائڊ ويفر پاڻ صرف سبسٽريٽ طور ڪم ڪندو آهي. تنهن ڪري، ايپيٽڪسيل پرت جو ڪنٽرول وائڊ بينڊ گيپ سيمي ڪنڊڪٽر انڊسٽري جو هڪ اهم حصو آهي.

ايپيٽيڪسي ٽيڪنالاجي ۾ 7 اهم صلاحيتون

1. اعليٰ (گهٽ) مزاحمتي ايپيٽيڪسيل پرتون گهٽ (وڌيڪ) مزاحمتي سبسٽريٽس تي ايپيٽيڪسي طور تي پوکي سگهجن ٿيون.
2. N (P) قسم جي ايپيٽيڪسيل پرت کي ايپيٽيڪسي طور تي P (N) قسم جي سبسٽريٽ تي پوکي سگهجي ٿو ته جيئن سڌو سنئون PN جنڪشن ٺاهي سگهجي. هڪ ڪرسٽل سبسٽريٽ تي PN جنڪشن ٺاهڻ لاءِ ڊفيوژن طريقو استعمال ڪرڻ وقت ڪو به معاوضي جو مسئلو ناهي.
3. ماسڪ ٽيڪنالاجي سان گڏ، چونڊيل ايپيٽيڪسيل واڌ مقرر ڪيل علائقن ۾ ڪئي ويندي آهي، خاص جوڙجڪ سان مربوط سرڪٽ ۽ ڊوائيسز جي پيداوار لاءِ حالتون پيدا ڪندي.
4. ڊوپنگ جو قسم ۽ ڪنسنٽريشن ايپيٽيڪسيل واڌ جي عمل دوران ضرورتن مطابق تبديل ڪري سگهجي ٿو. ڪنسنٽريشن ۾ تبديلي اوچتو تبديلي يا سست تبديلي ٿي سگهي ٿي.
5. اهو متغير حصن سان گڏ مختلف، گھڻ-پرت وارا، گھڻ-ڪمپوننٽ مرکبات ۽ الٽرا پتلي پرتون وڌائي سگھي ٿو.
6. ايپيٽيڪسيل واڌ مواد جي پگھلڻ واري نقطي کان گهٽ درجه حرارت تي ٿي سگهي ٿي، واڌ جي شرح ڪنٽرول لائق آهي، ۽ ايٽمي سطح جي ٿولهه جي ايپيٽيڪسيل واڌ حاصل ڪري سگهجي ٿي.
7. اهو سنگل ڪرسٽل مواد کي وڌائي سگھي ٿو جيڪو ڇڪي نه ٿو سگهجي، جهڙوڪ GaN، ٽئين ۽ چوٿين مرکبات جا سنگل ڪرسٽل پرت، وغيره.