எபிடாக்சியல் அடுக்குகள் குறைக்கடத்தி சாதனங்களுக்கு எவ்வாறு உதவுகின்றன?

எபிடாக்சியல் வேஃபர் என்ற பெயரின் தோற்றம்

முதலில், ஒரு சிறிய கருத்தை பிரபலப்படுத்துவோம்: வேஃபர் தயாரிப்பு இரண்டு முக்கிய இணைப்புகளை உள்ளடக்கியது: அடி மூலக்கூறு தயாரிப்பு மற்றும் எபிடாக்சியல் செயல்முறை. அடி மூலக்கூறு என்பது குறைக்கடத்தி ஒற்றை படிகப் பொருளால் ஆன ஒரு வேஃபர் ஆகும். அடி மூலக்கூறு நேரடியாக வேஃபர் உற்பத்தி செயல்முறையில் நுழைந்து குறைக்கடத்தி சாதனங்களை உருவாக்கலாம், அல்லது எபிடாக்சியல் செதில்களை உருவாக்க எபிடாக்சியல் செயல்முறைகள் மூலம் செயலாக்கப்படலாம். எபிடாக்சியல் என்பது வெட்டுதல், அரைத்தல், மெருகூட்டல் போன்றவற்றால் கவனமாக செயலாக்கப்பட்ட ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறில் ஒற்றை படிகத்தின் புதிய அடுக்கை வளர்க்கும் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது. புதிய ஒற்றை படிகம் அடி மூலக்கூறின் அதே பொருளாக இருக்கலாம் அல்லது அது வேறு பொருளாக (ஒரே மாதிரியான) எபிடாக்ஸி அல்லது ஹெட்டோரோபிடாக்ஸியாக இருக்கலாம்). புதிய ஒற்றை படிக அடுக்கு, அடி மூலக்கூறின் படிக கட்டத்திற்கு ஏற்ப நீண்டு வளர்வதால், அது ஒரு எபிடாக்சியல் அடுக்கு என்று அழைக்கப்படுகிறது (தடிமன் பொதுவாக சில மைக்ரான்கள், சிலிக்கானை உதாரணமாக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள்: சிலிக்கான் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் பொருள் ஒரு குறிப்பிட்ட படிக நோக்குநிலை கொண்ட சிலிக்கான் ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறில் உள்ளது. நல்ல லட்டு அமைப்பு ஒருமைப்பாடு மற்றும் வெவ்வேறு எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் தடிமன் கொண்ட படிக அடுக்கு, அடி மூலக்கூறு வளர்க்கப்படும் அதே படிக நோக்குநிலையுடன்), மற்றும் எபிடாக்சியல் அடுக்குடன் கூடிய அடி மூலக்கூறு எபிடாக்சியல் வேஃபர் (எபிடாக்சியல் வேஃபர் = எபிடாக்சியல் லேயர் + அடி மூலக்கூறு) என்று அழைக்கப்படுகிறது. சாதனம் எபிடாக்சியல் அடுக்கில் செய்யப்படும்போது, ​​அது நேர்மறை எபிடாக்சியல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. சாதனம் அடி மூலக்கூறில் செய்யப்பட்டால், அது தலைகீழ் எபிடாக்சியல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த நேரத்தில், எபிடாக்சியல் அடுக்கு ஒரு துணைப் பாத்திரத்தை மட்டுமே வகிக்கிறது.

பளபளப்பான வேஃபர்

எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி முறைகள்

மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்ஸி (MBE): இது மிக உயர்ந்த வெற்றிட நிலைமைகளின் கீழ் செய்யப்படும் ஒரு குறைக்கடத்தி எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பமாகும். இந்த நுட்பத்தில், மூலப் பொருள் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் கற்றை வடிவில் ஆவியாக்கப்பட்டு பின்னர் ஒரு படிக அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்படுகிறது. MBE என்பது மிகவும் துல்லியமான மற்றும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய குறைக்கடத்தி மெல்லிய படல வளர்ச்சி தொழில்நுட்பமாகும், இது அணு மட்டத்தில் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட பொருளின் தடிமனை துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்த முடியும்.
உலோக கரிம CVD (MOCVD): MOCVD செயல்பாட்டில், தேவையான தனிமங்களைக் கொண்ட கரிம உலோகம் மற்றும் ஹைட்ரைடு வாயு N வாயு, பொருத்தமான வெப்பநிலையில் அடி மூலக்கூறுக்கு வழங்கப்பட்டு, தேவையான குறைக்கடத்திப் பொருளை உருவாக்க ஒரு வேதியியல் எதிர்வினைக்கு உட்படுகின்றன, மேலும் மீதமுள்ள சேர்மங்கள் மற்றும் எதிர்வினை பொருட்கள் வெளியேற்றப்படும் போது அடி மூலக்கூறு மீது வைக்கப்படுகின்றன.
நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி (VPE): நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி என்பது குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் உற்பத்தியில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான தொழில்நுட்பமாகும். அடிப்படைக் கொள்கை என்னவென்றால், ஒரு கேரியர் வாயுவில் தனிமப் பொருட்கள் அல்லது சேர்மங்களின் நீராவியை கொண்டு செல்வதும், வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம் அடி மூலக்கூறில் படிகங்களை வைப்பதும் ஆகும்.

எபிடாக்ஸி செயல்முறை என்ன சிக்கல்களை தீர்க்கிறது?

பல்வேறு குறைக்கடத்தி சாதனங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான வளர்ந்து வரும் தேவைகளை மொத்த ஒற்றை படிகப் பொருட்களால் மட்டுமே பூர்த்தி செய்ய முடியாது. எனவே, எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி, ஒரு மெல்லிய அடுக்கு ஒற்றை படிகப் பொருள் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம், 1959 ஆம் ஆண்டின் இறுதியில் உருவாக்கப்பட்டது. எனவே எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பம் பொருட்களின் முன்னேற்றத்திற்கு என்ன குறிப்பிட்ட பங்களிப்பைக் கொண்டுள்ளது?

சிலிக்கானைப் பொறுத்தவரை, சிலிக்கான் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம் தொடங்கியபோது, ​​சிலிக்கான் உயர்-அதிர்வெண் மற்றும் உயர்-சக்தி டிரான்சிஸ்டர்களின் உற்பத்திக்கு அது மிகவும் கடினமான காலமாக இருந்தது. டிரான்சிஸ்டர் கொள்கைகளின் பார்வையில், அதிக அதிர்வெண் மற்றும் அதிக சக்தியைப் பெற, சேகரிப்பான் பகுதியின் முறிவு மின்னழுத்தம் அதிகமாகவும் தொடர் எதிர்ப்பு சிறியதாகவும் இருக்க வேண்டும், அதாவது, செறிவு மின்னழுத்த வீழ்ச்சி சிறியதாக இருக்க வேண்டும். முந்தையது சேகரிக்கும் பகுதியில் உள்ள பொருளின் மின்தடை அதிகமாக இருக்க வேண்டும் என்று கோருகிறது, அதே நேரத்தில் பிந்தையது சேகரிக்கும் பகுதியில் உள்ள பொருளின் மின்தடை குறைவாக இருக்க வேண்டும் என்று கோருகிறது. இரண்டு மாகாணங்களும் ஒன்றுக்கொன்று முரண்படுகின்றன. தொடர் எதிர்ப்பைக் குறைக்க சேகரிப்பான் பகுதியில் உள்ள பொருளின் தடிமன் குறைக்கப்பட்டால், சிலிக்கான் வேஃபர் செயலாக்க முடியாத அளவுக்கு மெல்லியதாகவும் உடையக்கூடியதாகவும் இருக்கும். பொருளின் மின்தடை குறைக்கப்பட்டால், அது முதல் தேவைக்கு முரணாக இருக்கும். இருப்பினும், எபிடாக்சியல் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி வெற்றிகரமாக உள்ளது. இந்த சிரமம் தீர்க்கப்பட்டது.

தீர்வு: மிகக் குறைந்த எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட அடி மூலக்கூறில் அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட எபிடாக்சியல் அடுக்கை வளர்த்து, எபிடாக்சியல் அடுக்கில் சாதனத்தை உருவாக்கவும். இந்த உயர்-எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட எபிடாக்சியல் அடுக்கு குழாய் அதிக முறிவு மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருப்பதை உறுதி செய்கிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட அடி மூலக்கூறு இது அடி மூலக்கூறின் எதிர்ப்பையும் குறைக்கிறது, இதன் மூலம் செறிவு மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் குறைக்கிறது, இதன் மூலம் இரண்டிற்கும் இடையிலான முரண்பாட்டைத் தீர்க்கிறது.

கூடுதலாக, GaAs மற்றும் பிற III-V, II-VI மற்றும் பிற மூலக்கூறு கலவை குறைக்கடத்தி பொருட்களின் நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி மற்றும் திரவ கட்ட எபிடாக்ஸி போன்ற எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பங்களும் பெரிதும் வளர்ச்சியடைந்து பெரும்பாலான நுண்ணலை சாதனங்கள், ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் சாதனங்கள், சக்தி ஆகியவற்றிற்கு அடிப்படையாக மாறியுள்ளன. இது சாதனங்களின் உற்பத்திக்கு இன்றியமையாத செயல்முறை தொழில்நுட்பமாகும், குறிப்பாக மெல்லிய அடுக்குகள், சூப்பர்லேட்டிஸ்கள், குவாண்டம் கிணறுகள், வடிகட்டிய சூப்பர்லேட்டிஸ்கள் மற்றும் அணு-நிலை மெல்லிய-அடுக்கு எபிடாக்ஸி ஆகியவற்றில் மூலக்கூறு கற்றை மற்றும் உலோக கரிம நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பத்தின் வெற்றிகரமான பயன்பாடு, இது குறைக்கடத்தி ஆராய்ச்சியில் ஒரு புதிய படியாகும். துறையில் "ஆற்றல் பெல்ட் பொறியியல்" வளர்ச்சி ஒரு உறுதியான அடித்தளத்தை அமைத்துள்ளது.

நடைமுறை பயன்பாடுகளில், பரந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் எப்போதும் எபிடாக்சியல் அடுக்கில் தயாரிக்கப்படுகின்றன, மேலும் சிலிக்கான் கார்பைடு வேஃபர் தானே அடி மூலக்கூறாக மட்டுமே செயல்படுகிறது. எனவே, எபிடாக்சியல் அடுக்கின் கட்டுப்பாடு பரந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தித் தொழிலின் ஒரு முக்கிய பகுதியாகும்.

எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பத்தில் 7 முக்கிய திறன்கள்

1. அதிக (குறைந்த) எதிர்ப்பு எபிடாக்சியல் அடுக்குகளை குறைந்த (உயர்) எதிர்ப்பு அடி மூலக்கூறுகளில் எபிடாக்சியலாக வளர்க்கலாம்.
2. N (P) வகை எபிடாக்சியல் அடுக்கை P (N) வகை அடி மூலக்கூறில் எபிடாக்சியலாக வளர்த்து நேரடியாக PN சந்தியை உருவாக்கலாம். பரவல் முறையைப் பயன்படுத்தி ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறில் PN சந்தியை உருவாக்கும்போது எந்த இழப்பீட்டு சிக்கலும் இல்லை.
3. முகமூடி தொழில்நுட்பத்துடன் இணைந்து, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி நியமிக்கப்பட்ட பகுதிகளில் செய்யப்படுகிறது, ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் மற்றும் சிறப்பு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் உற்பத்திக்கான நிலைமைகளை உருவாக்குகிறது.
4. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது தேவைகளுக்கு ஏற்ப ஊக்கமருந்தின் வகை மற்றும் செறிவு மாற்றப்படலாம். செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம் திடீர் மாற்றமாகவோ அல்லது மெதுவான மாற்றமாகவோ இருக்கலாம்.
5. இது பன்முகத்தன்மை கொண்ட, பல அடுக்கு, பல கூறு கலவைகள் மற்றும் மாறி கூறுகளுடன் மிக மெல்லிய அடுக்குகளை வளர்க்க முடியும்.
6. பொருளின் உருகுநிலையை விடக் குறைந்த வெப்பநிலையில் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியைச் செய்ய முடியும், வளர்ச்சி விகிதம் கட்டுப்படுத்தக்கூடியது, மேலும் அணு-நிலை தடிமன் கொண்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை அடைய முடியும்.
7. இது GaN, மூன்றாம் நிலை மற்றும் குவாட்டர்னரி சேர்மங்களின் ஒற்றை படிக அடுக்குகள் போன்ற இழுக்க முடியாத ஒற்றை படிகப் பொருட்களை வளர்க்க முடியும்.