सेमीकंडक्टर एपिटैक्सी प्रक्रिया क्या है?

एक आदर्श क्रिस्टलीय आधार परत पर एकीकृत सर्किट या अर्धचालक उपकरणों का निर्माण करना आदर्श है।एपिटैक्सीसेमीकंडक्टर निर्माण में (एपीआई) प्रक्रिया का लक्ष्य एकल-क्रिस्टलीय सब्सट्रेट पर एक महीन एकल-क्रिस्टलीय परत जमा करना है, जो आमतौर पर लगभग 0.5 से 20 माइक्रोन होती है। एपिटेक्सी प्रक्रिया अर्धचालक उपकरणों के निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम है, विशेष रूप से सिलिकॉन वेफर निर्माण में।

सेमीकंडक्टर निर्माण में एपिटैक्सी (एपीआई) प्रक्रिया

सेमीकंडक्टर विनिर्माण में एपिटैक्सी का अवलोकन

यह क्या है सेमीकंडक्टर निर्माण में एपिटेक्सी (एपीआई) प्रक्रिया एक क्रिस्टलीय सब्सट्रेट के शीर्ष पर एक दिए गए अभिविन्यास में एक पतली क्रिस्टलीय परत के विकास की अनुमति देती है।

लक्ष्य सेमीकंडक्टर निर्माण में, एपिटेक्सी प्रक्रिया का लक्ष्य डिवाइस के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के परिवहन को अधिक कुशलता से बनाना है। अर्धचालक उपकरणों के निर्माण में, संरचना को परिष्कृत करने और एक समान बनाने के लिए एपिटेक्सी परतों को शामिल किया जाता है।

प्रक्रिया दएपिटैक्सीप्रक्रिया एक ही सामग्री के सब्सट्रेट पर उच्च शुद्धता एपिटैक्सियल परतों के विकास की अनुमति देती है। कुछ अर्धचालक सामग्रियों में, जैसे कि हेटेरोजंक्शन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (एचबीटी) या धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी), एपिटेक्सी प्रक्रिया का उपयोग सब्सट्रेट से अलग सामग्री की एक परत को विकसित करने के लिए किया जाता है। यह एपिटैक्सी प्रक्रिया है जो अत्यधिक डोप की गई सामग्री की परत पर कम घनत्व वाली डोप्ड परत को विकसित करना संभव बनाती है।

सेमीकंडक्टर निर्माण में एपिटेक्सी प्रक्रिया का अवलोकन

यह क्या है सेमीकंडक्टर निर्माण में एपिटेक्सी (एपीआई) प्रक्रिया एक क्रिस्टलीय सब्सट्रेट के शीर्ष पर एक दिए गए अभिविन्यास में एक पतली क्रिस्टलीय परत के विकास की अनुमति देती है।

सेमीकंडक्टर निर्माण में लक्ष्य, एपिटेक्सी प्रक्रिया का लक्ष्य डिवाइस के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को अधिक कुशलता से परिवहन करना है। अर्धचालक उपकरणों के निर्माण में, संरचना को परिष्कृत करने और एक समान बनाने के लिए एपिटेक्सी परतों को शामिल किया जाता है।

एपिटैक्सि प्रक्रिया एक ही सामग्री के सब्सट्रेट पर उच्च शुद्धता वाले एपिटैक्सियल परतों के विकास की अनुमति देती है। कुछ अर्धचालक सामग्रियों में, जैसे कि हेटेरोजंक्शन द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (एचबीटी) या धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी), एपिटेक्सी प्रक्रिया का उपयोग सब्सट्रेट से अलग सामग्री की एक परत को विकसित करने के लिए किया जाता है। यह एपिटैक्सी प्रक्रिया है जो अत्यधिक डोप किए गए पदार्थ की परत पर कम घनत्व वाली डोप्ड परत को विकसित करना संभव बनाती है।

सेमीकंडक्टर विनिर्माण में एपिटैक्सियल प्रक्रियाओं के प्रकार

एपिटैक्सियल प्रक्रिया में, विकास की दिशा अंतर्निहित सब्सट्रेट क्रिस्टल द्वारा निर्धारित की जाती है। जमाव की पुनरावृत्ति के आधार पर, एक या अधिक एपीटैक्सियल परतें हो सकती हैं। एपिटैक्सियल प्रक्रियाओं का उपयोग सामग्री की पतली परतें बनाने के लिए किया जा सकता है जो अंतर्निहित सब्सट्रेट से रासायनिक संरचना और संरचना में समान या भिन्न होती हैं।

दो प्रकार की एपी प्रक्रियाएँ

विशेषताएँहोमोएपिटैक्सी हेटेरोएपिटैक्सी

विकास परतें एपिटैक्सियल विकास परत सब्सट्रेट परत के समान सामग्री है एपिटैक्सियल विकास परत सब्सट्रेट परत से अलग सामग्री है

क्रिस्टल संरचना और जाली सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक समान हैं सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक अलग-अलग हैं

सिलिकॉन सब्सट्रेट पर उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन की एपिटैक्सियल वृद्धि के उदाहरण सिलिकॉन सब्सट्रेट पर गैलियम आर्सेनाइड की एपिटैक्सियल वृद्धि

अनुप्रयोग सेमीकंडक्टर डिवाइस संरचनाओं को विभिन्न डोपिंग स्तरों की परतों या कम शुद्ध सब्सट्रेट्स पर शुद्ध फिल्मों की आवश्यकता होती है सेमीकंडक्टर डिवाइस संरचनाओं को विभिन्न सामग्रियों की परतों की आवश्यकता होती है या सामग्रियों की क्रिस्टलीय फिल्मों का निर्माण होता है जिन्हें एकल क्रिस्टल के रूप में प्राप्त नहीं किया जा सकता है

दो प्रकार की एपी प्रक्रियाएँ

लक्षण होमोएपिटैक्सी हेटेरोएपिटैक्सी

ग्रोथ परत एपिटैक्सियल ग्रोथ परत सब्सट्रेट परत के समान सामग्री है एपिटैक्सियल ग्रोथ परत सब्सट्रेट परत की तुलना में एक अलग सामग्री है

क्रिस्टल संरचना और जाली सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक समान हैं सब्सट्रेट और एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक अलग-अलग हैं

सिलिकॉन सब्सट्रेट पर उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन की एपिटैक्सियल वृद्धि के उदाहरण सिलिकॉन सब्सट्रेट पर गैलियम आर्सेनाइड की एपिटैक्सियल वृद्धि

अनुप्रयोग सेमीकंडक्टर डिवाइस संरचनाएं जिन्हें विभिन्न डोपिंग स्तरों की परतों या कम शुद्ध सब्सट्रेट्स पर शुद्ध फिल्मों की आवश्यकता होती है सेमीकंडक्टर डिवाइस संरचनाएं जिन्हें विभिन्न सामग्रियों की परतों की आवश्यकता होती है या उन सामग्रियों की क्रिस्टलीय फिल्मों का निर्माण करती हैं जिन्हें एकल क्रिस्टल के रूप में प्राप्त नहीं किया जा सकता है

सेमीकंडक्टर निर्माण में एपिटैक्सियल प्रक्रियाओं को प्रभावित करने वाले कारक

कारक विवरण

तापमान एपिटेक्सिअल दर और एपिटैक्सियल परत घनत्व को प्रभावित करता है। एपिटैक्सी प्रक्रिया के लिए आवश्यक तापमान कमरे के तापमान से अधिक होता है और मूल्य एपिटैक्सी के प्रकार पर निर्भर करता है।

दबाव एपिटेक्सिअल दर और एपिटैक्सियल परत घनत्व को प्रभावित करता है।

दोष एपिटैक्सी में दोष के कारण वेफर्स ख़राब हो जाते हैं। दोष-मुक्त एपिटैक्सियल परत के विकास के लिए एपिटैक्स प्रक्रिया के लिए आवश्यक भौतिक स्थितियों को बनाए रखा जाना चाहिए।

वांछित स्थिति एपिटेक्सी प्रक्रिया क्रिस्टल की सही स्थिति पर विकसित होनी चाहिए। प्रक्रिया के दौरान जिन क्षेत्रों में विकास वांछित नहीं है, उन्हें विकास को रोकने के लिए उचित रूप से लेपित किया जाना चाहिए।

स्व-डोपिंग चूंकि एपिटेक्सी प्रक्रिया उच्च तापमान पर की जाती है, डोपेंट परमाणु सामग्री में परिवर्तन लाने में सक्षम हो सकते हैं।

कारक विवरण

तापमान एपिटैक्सियल दर और एपिटैक्सियल परत के घनत्व को प्रभावित करता है। एपिटैक्सियल प्रक्रिया के लिए आवश्यक तापमान कमरे के तापमान से अधिक है, और मूल्य एपिटैक्सिअल के प्रकार पर निर्भर करता है।

दबाव एपिटेक्सिअल दर और एपिटैक्सियल परत घनत्व को प्रभावित करता है।

दोष एपिटैक्सी में दोष के कारण वेफर्स ख़राब हो जाते हैं। दोष-मुक्त एपिटैक्सियल परत के विकास के लिए एपिटैक्स प्रक्रिया के लिए आवश्यक भौतिक स्थितियों को बनाए रखा जाना चाहिए।

वांछित स्थान एपिटेक्सी प्रक्रिया क्रिस्टल के सही स्थान पर विकसित होनी चाहिए। इस प्रक्रिया के दौरान जिन क्षेत्रों में विकास वांछित नहीं है, उन्हें विकास को रोकने के लिए उचित रूप से लेपित किया जाना चाहिए।

स्व-डोपिंग चूंकि एपिटेक्सी प्रक्रिया उच्च तापमान पर की जाती है, इसलिए डोपेंट परमाणु सामग्री में परिवर्तन लाने में सक्षम हो सकते हैं।

एपीटैक्सियल घनत्व और दर

एपिटैक्सियल वृद्धि का घनत्व एपिटैक्सियल वृद्धि परत में सामग्री की प्रति इकाई मात्रा में परमाणुओं की संख्या है। तापमान, दबाव और अर्धचालक सब्सट्रेट के प्रकार जैसे कारक एपिटैक्सियल वृद्धि को प्रभावित करते हैं। आम तौर पर, एपिटैक्सियल परत का घनत्व उपरोक्त कारकों के साथ बदलता रहता है। जिस गति से एपिटैक्सियल परत बढ़ती है उसे एपिटैक्सियल दर कहा जाता है।

यदि एपिटेक्सी को उचित स्थान और अभिविन्यास में उगाया जाता है, तो विकास दर उच्च होगी और इसके विपरीत। एपिटैक्सियल परत घनत्व के समान, एपिटैक्सि दर भी तापमान, दबाव और सब्सट्रेट सामग्री प्रकार जैसे भौतिक कारकों पर निर्भर करती है।

उच्च तापमान और कम दबाव पर एपीटैक्सियल दर बढ़ जाती है। एपिटेक्सी दर सब्सट्रेट संरचना अभिविन्यास, अभिकारकों की एकाग्रता और उपयोग की गई विकास तकनीक पर भी निर्भर करती है।

एपिटैक्सी प्रक्रिया के तरीके

कई एपिटेक्सी विधियाँ हैं:तरल चरण एपिटैक्सी (एलपीई), संकर वाष्प चरण एपिटैक्सी, ठोस चरण एपिटैक्सी,परमाणु परत जमाव, रासायनिक वाष्प जमाव, आणविक किरण एपिटेक्सी, आदि। आइए दो एपिटेक्सी प्रक्रियाओं की तुलना करें: सीवीडी और एमबीई।

रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) आणविक किरण एपिटेक्सी (एमबीई)

रासायनिक प्रक्रिया भौतिक प्रक्रिया

इसमें एक रासायनिक प्रतिक्रिया शामिल होती है जो तब होती है जब एक गैस अग्रदूत एक विकास कक्ष या रिएक्टर में एक गर्म सब्सट्रेट से मिलता है जमा की जाने वाली सामग्री को वैक्यूम स्थितियों के तहत गर्म किया जाता है

फिल्म विकास प्रक्रिया का सटीक नियंत्रण विकसित परत की मोटाई और संरचना का सटीक नियंत्रण

उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें उच्च-गुणवत्ता वाली एपिटैक्सियल परतों की आवश्यकता होती है। उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें बेहद बारीक एपिटैक्सियल परतों की आवश्यकता होती है

सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधि अधिक महंगी विधि

रासायनिक प्रक्रिया भौतिक प्रक्रिया

इसमें एक रासायनिक प्रतिक्रिया शामिल होती है जो तब होती है जब एक गैस अग्रदूत एक विकास कक्ष या रिएक्टर में एक गर्म सब्सट्रेट से मिलता है जमा की जाने वाली सामग्री को वैक्यूम स्थितियों के तहत गर्म किया जाता है

पतली फिल्म विकास प्रक्रिया का सटीक नियंत्रण विकसित परत की मोटाई और संरचना का सटीक नियंत्रण

उच्च गुणवत्ता वाले एपिटैक्सियल परतों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। अत्यंत बारीक एपिटैक्सियल परतों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है

सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधि अधिक महंगी विधि

सेमीकंडक्टर निर्माण में एपिटेक्सी प्रक्रिया महत्वपूर्ण है; यह के प्रदर्शन को अनुकूलित करता है

अर्धचालक उपकरण और एकीकृत सर्किट। यह सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण में मुख्य प्रक्रियाओं में से एक है जो डिवाइस की गुणवत्ता, विशेषताओं और विद्युत प्रदर्शन को प्रभावित करती है।