ایپیٹیکسیئل گروتھ (ای پی آئی) کے عمل کو کیوں تیار کیا جاتا ہے؟

1. پس منظر: سلیکن کیوں کافی نہیں ہے؟

سیمیکمڈکٹر مینوفیکچرنگ کا پہلا قدم ایک پالش سنگل - کرسٹل سلیکن ویفر حاصل کرنا ہے (عام طور پر Czochralski Wafer CZ کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے بڑھتا ہے)۔
تاہم ، اگرچہ یہ ویفرز سنگل کرسٹل ہیں ، لیکن ان کی سطحیں طہارت ، عیب کثافت ، ڈوپنگ کی درستگی اور ساخت کے لئے آلہ کی سخت ضروریات کو پورا نہیں کرسکتی ہیں۔
خاص طور پر اعلی درجے کی پروسیس نوڈس اور اعلی - پرفارمنس ڈیوائسز میں ، اصل ویفر پر براہ راست فعال علاقے تشکیل دینا حدود پیش کرتا ہے:
- ویفر بلک میں اعلی آکسیجن مواد (سی زیڈ سلیکن میں اکثر آکسیجن کی کمی ہوتی ہے) ، جو آلہ اقلیتی کیریئر کی زندگی اور رساو کو متاثر کرتا ہے۔
- ویفر ڈوپنگ پروفائل کو عین مطابق ایڈجسٹ نہیں کیا جاسکتا (خاص طور پر جب الٹرا - اتلی جنکشن یا تدریجی ڈھانچے کی ضرورت ہوتی ہے)۔
- مائکرو - نقائص جیسے سندچیوتی اور خروںچ سطح پر موجود ہوسکتے ہیں ، جو براہ راست پیداوار کو متاثر کرتے ہیں۔
- کچھ آلات کے لئے متضاد مواد کی ضرورت ہوتی ہے (جیسے سیج ، گاس - آن - سی ، اور sic - on - si) {-} پر جو خود کو حاصل نہیں کرسکتے ہیں۔

اس کے لئے ایک قابل کنٹرول "ریسورسفیکنگ" ٹکنالوجی - epitaxial نمو (EPI) عمل کی ضرورت ہے۔

2. EPI عمل کی بنیادی تعریف

ایپیٹیکسی سے مراد ایک سنگل - کرسٹل پتلی فلم کی ایک سنگل - کرسٹل سبسٹریٹ جس میں سبسٹریٹ کی طرح کرسٹل واقفیت ہے۔
یہ یا تو ہوموپیٹیکسیل (سی آن سی) یا ہیٹروپیٹیکسیل (سیگ آن سی ، ایس آئی سی پر گان ، وغیرہ) ہوسکتا ہے۔
کلیدی خصوصیات:
epitaxial پرت سبسٹریٹ کے جعلی ڈھانچے (کرسٹل واقفیت اور سیدھ) کو "وراثت" کرتی ہے اور اس میں کم عیب کثافت ہے۔
موٹائی قابل کنٹرول ہے (چند نینو میٹر سے لے کر دسیوں مائکرون تک)۔
ڈوپنگ کی قسم ، حراستی اور میلان ڈیزائن کے مطابق عین مطابق ایڈجسٹ کیا جاسکتا ہے۔

3. ای پی آئی کے عمل کو کیوں استعمال کریں؟

اس کی وضاحت تین نقطہ نظر سے کی جاسکتی ہے: کارکردگی ، عمل ، اور نئے مواد کا تعارف:

3.1 کارکردگی میں بہتری
عیب کثافت کو کم کرنا
ای پی آئی ایک "عیب - مفت پرت" بڑھ سکتی ہے جو فعال خطے سے سبسٹریٹ نقائص کو الگ تھلگ کرتی ہے ، اس طرح اقلیتی کیریئر کی زندگی بھر (خاص طور پر بجلی کے آلات کے لئے اہم) میں اضافہ ہوتا ہے۔ ڈوپنگ ڈھانچے کو بہتر بنانا
الٹرا - اتلی جنکشن یا گریڈڈ ڈوپنگ پروفائلز کو حاصل کیا جاسکتا ہے ، جس سے خرابی وولٹیج اور ترسیل کی خصوصیات کو بہتر بنایا جاسکتا ہے۔
بجلی کی کارکردگی کو بہتر بنانا
اعلی - مزاحمتی epitaxial پرت (EPI) پرتیں پرجیوی اہلیت کو کم کرسکتی ہیں (اعلی - تعدد آلات کے لئے موزوں) ، جبکہ موٹی ایپیٹیکسیل پرتیں بجلی کے آلات کی وولٹیج کا مقابلہ کرنے میں بہتری لاسکتی ہیں۔

3.2 عمل پر قابو پانے کی صلاحیت
ڈیوائس تنہائی
ایک اعلی - مزاحمتی ایپی پرت کا استعمال آلات کے مابین تنہائی کو بہتر بنا سکتا ہے اور پرجیوی کراسسٹلک کو کم کرسکتا ہے۔
latch - up کو کم کرنا
سی ایم اوز میں ، ایپیٹاکسیل پرت پرجیوی تائیرسٹٹر ڈھانچے کو متحرک کرنے کو دبا سکتی ہے۔
لچکدار موٹائی
مختلف مصنوعات میں ایک ہی سبسٹریٹ (خاص طور پر طاقت ، ینالاگ اور آر ایف ایپلی کیشنز میں عام) پر اپنی مرضی کے مطابق EPI موٹائی ہوسکتی ہے۔

3.3 نئے مواد کا تعارف
تناؤ انجینئرنگ
سی ای جی ای ایپیٹیکسی ، ایس آئی سی ایپیٹیکسی ، اور گان ایپیٹیکسی سب ای پی آئی کے ذریعے حاصل کیے گئے ہیں۔
متضاد انضمام
سلیکن فوٹوونکس ، ایم ای ایم ایس ، اور پاور ڈیوائسز میں ، ای پی آئی کو سلیکن پر III - v مواد بڑھنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ سپرلیٹس ڈھانچے جیسے HBTs اور کوانٹم ویل لیزرز کو مختلف بینڈ کے فرقوں والی پرتوں کی پرتوں کی ردوبدل جمع کرنے کی ضرورت ہوتی ہے ، جس میں EPI کی ضرورت ہوتی ہے۔

4. عام ایپی عمل کی اقسام

5. EPI کے عمل کے تکنیکی چیلنجز

انٹرفیس کے نقائص: ایپیٹاکسیل پرت اور سبسٹریٹ کے مابین جالی مماثلت کے لئے انتہائی اعلی صحت سے متعلق کی ضرورت ہوتی ہے ، بصورت دیگر سندچیوتی پیدا کی جائے گی۔
تناؤ کا انتظام: heteroepitaxial نمو کے دوران ضرورت سے زیادہ تناؤ وارپنگ یا کریکنگ کا سبب بن سکتا ہے۔
عین مطابق ڈوپنگ کنٹرول: حراستی کی حد 10 –– - 10²⁰ سینٹی میٹر تک پہنچ سکتی ہے ، جس میں ± 1 ٪ کی درستگی کی ضرورت ہے۔
موٹائی یکسانیت: بڑی - قطر (300 ملی میٹر) ویفرز کی موٹائی کی یکسانیت کی ضرورت ہوتی ہے<1%.

6. خلاصہ

ای پی آئی کا عمل ابھر کر سامنے آیا کیونکہ یہ ایک اعلی -} کوالٹی ، ڈیزائن ایبل ، کم - عیب ، اور قابل کنٹرول ڈوپنگ سطح کی پرت بنانے کے لئے ویفر کو "نئی شکل" دے سکتا ہے۔ اس سے نہ صرف سلیکن سی ایم اوز کی عمر میں توسیع ہوتی ہے ، بلکہ نئے مواد اور ناول کے آلے کے ڈھانچے کے نفاذ کے لئے بھی ایک راستہ فراہم کرتا ہے۔
ایپی کے بغیر ، آج کے اعلی - پرفارمنس پی ایم او ایس ، پاور موسفٹ ، سیج ایچ بی ٹی ، اور ایس آئی سی/گان پاور ڈیوائسز حاصل کرنا مشکل ہوگا۔