අර්ධ සන්නායක උපාංග සඳහා "Epitaxial ස්ථරයක්" අවශ්‍ය වන්නේ ඇයි?

"Epitaxial Wafer" යන නාමයේ ආරම්භය

වේෆර් සකස් කිරීම ප්‍රධාන පියවර දෙකකින් සමන්විත වේ: උපස්ථර සකස් කිරීම සහ එපිටාක්සියල් ක්‍රියාවලිය. උපස්ථරය අර්ධ සන්නායක තනි ස්ඵටික ද්රව්ය වලින් සාදා ඇති අතර අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා සාමාන්යයෙන් සකස් කර ඇත. එය epitaxial වේෆරයක් සෑදීම සඳහා epitaxial සැකසුම් වලට භාජනය විය හැක. Epitaxy යනු පරිස්සමින් සැකසූ තනි ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත නව තනි ස්ඵටික ස්ථරයක් වැඩීමේ ක්රියාවලියයි. නව තනි ස්ඵටික උපස්ථරය (සමජාතීය epitaxy) හෝ වෙනස් ද්රව්ය (විෂමජාතීය epitaxy) ලෙස එකම ද්රව්ය විය හැක. නව ස්ඵටික ස්තරය උපස්ථරයේ ස්ඵටික දිශානතියට අනුකූලව වර්ධනය වන බැවින්, එය epitaxial ස්ථරයක් ලෙස හැඳින්වේ. epitaxial ස්ථරය සහිත වේෆරය epitaxial වේෆරයක් ලෙස හැඳින්වේ ( epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate). epitaxial ස්තරය මත නිපදවා ඇති උපාංග "Forward epitaxy" ලෙස හඳුන්වන අතර උපස්ථරය මත නිපදවන උපාංග "reverse epitaxy" ලෙස හඳුන්වනු ලබන අතර එහිදී epitaxial ස්ථරය ආධාරකයක් ලෙස පමණක් ක්‍රියා කරයි.

සමජාතීය හා විෂමජාතීය එපිටැක්සි

▪සමජාතීය එපිටැක්සි:epitaxial ස්ථරය සහ උපස්ථරය එකම ද්රව්ය වලින් සාදා ඇත: උදා, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP.

▪විෂම එපිටැක්සි:epitaxial ස්ථරය සහ උපස්ථරය විවිධ ද්‍රව්‍ය වලින් සාදා ඇත: උදා, Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, ආදිය.

ඔප දැමූ වේෆර්ස්

Epitaxy විසඳන ගැටළු මොනවාද?

අර්ධ සන්නායක උපාංග නිෂ්පාදනයේ වැඩි වන සංකීර්ණ ඉල්ලීම් සපුරාලීමට තොග තනි ස්ඵටික ද්රව්ය පමණක් ප්රමාණවත් නොවේ. එබැවින්, 1959 අගභාගයේදී, epitaxy ලෙස හඳුන්වන තුනී තනි ස්ඵටික ද්රව්ය වර්ධන තාක්ෂණය දියුණු කරන ලදී. නමුත් ද්‍රව්‍යවල දියුණුවට epitaxial තාක්‍ෂණය විශේෂයෙන් උපකාර කළේ කෙසේද? සිලිකන් සඳහා, අධි-සංඛ්‍යාත, අධි බලැති සිලිකන් ට්‍රාන්සිස්ටර නිපදවීම සැලකිය යුතු දුෂ්කරතාවන්ට මුහුණ දුන් තීරණාත්මක අවස්ථාවක සිලිකන් එපිටැක්සියේ වර්ධනය සිදු විය. ට්‍රාන්සිස්ටර මූලධර්මවල දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, ඉහළ සංඛ්‍යාතය සහ බලය ලබා ගැනීම සඳහා එකතුකරන්නාගේ කලාපයේ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවය ඉහළ විය යුතු අතර ශ්‍රේණියේ ප්‍රතිරෝධය අඩු විය යුතුය, එනම් සංතෘප්ත වෝල්ටීයතාව කුඩා විය යුතුය. පළමුවැන්නට එකතු කරන ද්‍රව්‍යයේ ඉහළ ප්‍රතිරෝධයක් අවශ්‍ය වන අතර දෙවැන්න ප්‍රතිවිරෝධතාවක් ඇති කරන අඩු ප්‍රතිරෝධයක් අවශ්‍ය වේ. ශ්‍රේණි ප්‍රතිරෝධය අඩු කිරීම සඳහා එකතුකරන්නන්ගේ කලාපයේ ඝනකම අඩු කිරීම සිලිකන් වේෆරය ඉතා තුනී හා බිඳෙනසුලු වන අතර, ප්‍රතිරෝධය අඩු කිරීම පළමු අවශ්‍යතාවයට පටහැනි වේ. epitaxial තාක්ෂණය දියුණු කිරීම මෙම ගැටළුව සාර්ථකව විසඳා ඇත. විසඳුම වූයේ අඩු ප්‍රතිරෝධක උපස්ථරයක් මත ඉහළ ප්‍රතිරෝධක epitaxial ස්ථරයක් වර්ධනය කිරීමයි. ට්‍රාන්සිස්ටරයේ ඉහළ බිඳවැටීමේ වෝල්ටීයතාවයක් සහතික කරමින් උපාංගය epitaxial ස්ථරය මත නිපදවා ඇති අතර අඩු ප්‍රතිරෝධක උපස්ථරය පාදක ප්‍රතිරෝධය අඩු කරන අතර සංතෘප්ත වෝල්ටීයතාව අඩු කරයි, අවශ්‍යතා දෙක අතර ප්‍රතිවිරෝධතාව විසඳයි.

මීට අමතරව, GaAs, GaN වැනි III-V සහ II-VI සංයෝග අර්ධ සන්නායක සඳහා වන epitaxial තාක්ෂණයන් සහ වාෂ්ප අදියර සහ ද්‍රව අදියර epitaxy ඇතුළු අනෙකුත් ඒවා සැලකිය යුතු දියුණුවක් ලබා ඇත. බොහෝ මයික්‍රෝවේව්, ඔප්ටෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික් සහ බල උපාංග නිපදවීම සඳහා මෙම තාක්ෂණයන් අත්‍යවශ්‍ය වී ඇත. විශේෂයෙන්, අණුක කදම්භ එපිටැක්සි (MBE) සහ ලෝහ-කාබනික රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (MOCVD) වැනි ශිල්පීය ක්‍රම තුනී ස්ථර, සුපිරි දැලිස්, ක්වොන්ටම් ළිං, වික්‍රියා කරන ලද සුපිරි දැලිස් සහ පරමාණු පරිමාණ තුනී එපිටාක්සියල් ස්ථර සඳහා සාර්ථක ලෙස යොදවා ඇත. "බෑන්ඩ් ඉංජිනේරු" වැනි නව අර්ධ සන්නායක ක්ෂේත්‍ර සංවර්ධනය කිරීම.

ප්‍රායෝගික යෙදීම් වලදී, බොහෝ පුළුල් කලාප ගැප් අර්ධ සන්නායක උපාංග නිපදවා ඇත්තේ එපිටාක්සියල් ස්ථර මත වන අතර, සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) වැනි ද්‍රව්‍ය උපස්ථර ලෙස පමණක් භාවිතා වේ. එබැවින්, epitaxial ස්ථරය පාලනය කිරීම පුළුල් කලාපීය අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ තීරණාත්මක සාධකයකි.

Epitaxy තාක්ෂණය: ප්‍රධාන අංග හතක්

1. Epitaxy අඩු (හෝ ඉහළ) ප්රතිරෝධක උපස්ථරයක් මත ඉහළ (හෝ අඩු) ප්රතිරෝධක ස්ථරයක් වර්ධනය විය හැක.

2. Epitaxy මගින් P (හෝ N) වර්ගයේ උපස්ථර මත N (හෝ P) වර්ගයේ epitaxial ස්ථර වර්ධනයට ඉඩ සලසයි, තනි ස්ඵටික උපස්ථරයක් මත PN හන්දියක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා විසරණය භාවිතා කරන විට පැන නගින වන්දි ගැටළු නොමැතිව PN හන්දියක් සෘජුවම සාදයි.

3. මාස්ක් තාක්‍ෂණය සමඟ ඒකාබද්ධ වූ විට, විශේෂිත ව්‍යුහයන් සහිත ඒකාබද්ධ පරිපථ සහ උපාංග නිපදවීමට හැකි වන පරිදි, විශේෂිත ප්‍රදේශවල වරණීය epitaxial වර්ධනයක් සිදු කළ හැකිය.

4. Epitaxial වර්ධනය මගින් සාන්ද්‍රණයේ හදිසි හෝ ක්‍රමානුකූල වෙනස්කම් ලබා ගැනීමේ හැකියාව ඇතිව, මාත්‍රණ වර්ග සහ සාන්ද්‍රණය පාලනය කිරීමට ඉඩ සලසයි.

5. Epitaxy හට අතිශය තුනී ස්ථර ඇතුළු විචල්‍ය සංයුති සහිත විෂමජාතීය, බහු-ස්ථර, බහු සංරචක සංයෝග වර්ධනය විය හැක.

6. ද්‍රව්‍යයේ ද්‍රවාංකයට වඩා අඩු උෂ්ණත්වවලදී, පාලනය කළ හැකි වර්ධන වේගයකින්, ස්ථර ඝනකමෙහි පරමාණුක මට්ටමේ නිරවද්‍යතාවයට ඉඩ සලසන එපිටාක්සීය වර්ධනය සිදුවිය හැක.

7. Epitaxy මගින් GaN සහ ත්‍රිත්ව/චතුර්ක සංයෝග අර්ධ සන්නායක වැනි ස්ඵටික වලට ඇද ගත නොහැකි ද්‍රව්‍යවල තනි ස්ඵටික ස්ථර වල වර්ධනය සක්‍රීය කරයි.

විවිධ එපිටාක්සියල් ස්ථර සහ එපිටාක්සියල් ක්‍රියාවලි

සාරාංශයක් ලෙස, epitaxial ස්ථර තොග උපස්ථරවලට වඩා පහසුවෙන් පාලනය කළ හැකි සහ පරිපූර්ණ ස්ඵටික ව්‍යුහයක් ලබා දෙයි, එය උසස් ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය සඳහා ප්‍රයෝජනවත් වේ.