سلکان (Si) ایپیٹیکسی تیاری کی ٹیکنالوجی

سیلیکون (سی) ایپیٹیکسیتیاری کی ٹیکنالوجی

epitaxial ترقی کیا ہے؟

· اکیلا کرسٹل مواد مختلف سیمی کنڈکٹر آلات کی بڑھتی ہوئی پیداوار کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا۔ 1959 کے آخر میں، کی ایک پتلی پرتسنگل کرسٹلمادی ترقی کی ٹیکنالوجی - epitaxial ترقی تیار کیا گیا تھا.

ایپیٹیکسیل گروتھ مواد کی ایک پرت کو اگانا ہے جو ایک واحد کرسٹل سبسٹریٹ پر ضروریات کو پورا کرتی ہے جسے کچھ شرائط کے تحت کاٹنے، پیسنے اور پالش کرکے احتیاط سے پروسیس کیا گیا ہے۔ چونکہ اگائی ہوئی واحد پروڈکٹ پرت سبسٹریٹ جالی کی توسیع ہے، اس لیے بڑھی ہوئی مادی پرت کو ایپیٹیکسیل پرت کہا جاتا ہے۔

ایپیٹیکسیل پرت کی خصوصیات کے لحاظ سے درجہ بندی

·یکساں epitaxy:دیepitaxial پرتسبسٹریٹ مواد جیسا ہی ہے، جو مواد کی مستقل مزاجی کو برقرار رکھتا ہے اور اعلیٰ معیار کی مصنوعات کی ساخت اور برقی خصوصیات کو حاصل کرنے میں مدد کرتا ہے۔

·متضاد ایپیٹاکسی:دیepitaxial پرتسبسٹریٹ مواد سے مختلف ہے۔ ایک مناسب ذیلی ذخیرے کا انتخاب کرکے، ترقی کے حالات کو بہتر بنایا جا سکتا ہے اور مواد کی درخواست کی حد کو بڑھایا جا سکتا ہے، لیکن جالیوں کی عدم مماثلت اور تھرمل توسیع کے فرق کی وجہ سے آنے والے چیلنجوں پر قابو پانے کی ضرورت ہے۔

ڈیوائس پوزیشن کے لحاظ سے درجہ بندی

مثبت epitaxy: کرسٹل کی ترقی کے دوران سبسٹریٹ مواد پر ایک epitaxial تہہ کی تشکیل سے مراد ہے، اور ڈیوائس کو epitaxial تہہ پر بنایا گیا ہے۔

ریورس ایپیٹیکسی: مثبت ایپیٹیکسی کے برعکس، ڈیوائس کو براہ راست سبسٹریٹ پر تیار کیا جاتا ہے، جبکہ ایپیٹیکسیل پرت ڈیوائس کی ساخت پر بنتی ہے۔

درخواست میں فرق: سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں دونوں کا اطلاق مطلوبہ مادی خصوصیات اور ڈیوائس ڈیزائن کی ضروریات پر منحصر ہے، اور ہر ایک مختلف عمل کے بہاؤ اور تکنیکی ضروریات کے لیے موزوں ہے۔

epitaxial ترقی کے طریقہ کار کی طرف سے درجہ بندی

· ڈائریکٹ ایپیٹیکسی ایک ایسا طریقہ ہے جس سے حرارتی، الیکٹران کی بمباری یا بیرونی برقی فیلڈ کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ بڑھتے ہوئے مادّے کے ایٹموں کو کافی توانائی حاصل ہو، اور اپیٹیکسیل نمو کو مکمل کرنے کے لیے سبسٹریٹ کی سطح پر براہ راست ہجرت کر کے جمع کیا جا سکے، جیسے ویکیوم ڈیپوزیشن، سپٹرنگ، سبلیمیشن وغیرہ۔ تاہم، اس طریقہ کار کے آلات پر سخت تقاضے ہیں۔ فلم کی مزاحمیت اور موٹائی میں ناقص ریپیٹیبلٹی ہے، اس لیے اسے سلکان ایپیٹیکسیل پروڈکشن میں استعمال نہیں کیا گیا ہے۔

· بالواسطہ ایپیٹیکسی کیمیائی رد عمل کا استعمال ہے جو ذیلی سطح پر epitaxial تہوں کو جمع کرنے اور بڑھنے کے لیے ہے، جسے وسیع طور پر کیمیائی بخارات جمع (CVD) کہا جاتا ہے۔ تاہم، CVD کی طرف سے اگائی جانے والی پتلی فلم ضروری نہیں کہ ایک ہی پروڈکٹ ہو۔ لہذا، سختی سے، صرف CVD جو ایک فلم کو بڑھاتا ہے وہ ایپیٹیکسیل گروتھ ہے۔ اس طریقہ کار میں سادہ سامان ہے، اور ایپیٹیکسیل پرت کے مختلف پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنا آسان ہے اور اس کی دوبارہ قابلیت اچھی ہے۔ اس وقت، سلکان ایپیٹیکسیل ترقی بنیادی طور پر اس طریقہ کا استعمال کرتا ہے.

دیگر زمرے

اپیٹیکسیل مواد کے ایٹموں کو سبسٹریٹ تک پہنچانے کے طریقہ کار کے مطابق، اسے ویکیوم ایپیٹیکسی، گیس فیز ایپیٹیکسی، مائع فیز ایپیٹیکسی (LPE) وغیرہ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

مرحلے کی تبدیلی کے عمل کے مطابق، epitaxy میں تقسیم کیا جا سکتا ہےگیس فیز ایپیٹیکسی, مائع مرحلہ ایپیٹیکسی، اورٹھوس مرحلہ ایپیٹیکسی.

epitaxial عمل کے ذریعے مسائل حل

· جب سلکان ایپیٹیکسیل گروتھ ٹیکنالوجی شروع ہوئی، یہ وہ وقت تھا جب سلکان ہائی فریکوئنسی اور ہائی پاور ٹرانزسٹر مینوفیکچرنگ کو مشکلات کا سامنا کرنا پڑا۔ ٹرانزسٹر اصول کے نقطہ نظر سے، ہائی فریکوئنسی اور ہائی پاور حاصل کرنے کے لیے، کلکٹر بریک ڈاؤن وولٹیج زیادہ ہونا چاہیے اور سیریز ریزسٹنس چھوٹا ہونا چاہیے، یعنی سنترپتی وولٹیج ڈراپ چھوٹا ہونا چاہیے۔ پہلے کو کلکٹر ایریا میٹریل کی مزاحمتی صلاحیت زیادہ ہونے کی ضرورت ہوتی ہے، جب کہ بعد والے کو کلکٹر ایریا میٹریل کی مزاحمتی صلاحیت کم ہونے کی ضرورت ہوتی ہے، اور دونوں متضاد ہیں۔ اگر کلکٹر ایریا میٹریل کی موٹائی کو پتلا کرکے سیریز کی مزاحمت کو کم کیا جاتا ہے، تو سلیکون ویفر بہت پتلا اور نازک ہو جائے گا جس پر عملدرآمد نہیں کیا جا سکتا۔ اگر مواد کی مزاحمتی صلاحیت کم ہو جاتی ہے، تو یہ پہلی ضرورت سے متصادم ہو گی۔ Epitaxial ٹیکنالوجی نے اس مشکل کو کامیابی سے حل کیا ہے۔

حل:

انتہائی کم ریزسٹیویٹی والے سبسٹریٹ پر ایک ہائی ریزسٹویٹی ایپیٹیکسیل تہہ بڑھائیں، اور ڈیوائس کو ایپیٹیکسیل لیئر پر تیار کریں۔ ہائی ریزسٹیویٹی ایپیٹیکسیل پرت اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ ٹیوب میں ہائی بریک ڈاؤن وولٹیج ہے، جب کہ کم مزاحمتی سبسٹریٹ سبسٹریٹ کی مزاحمت اور سنترپتی وولٹیج ڈراپ کو کم کر دیتا ہے، اس طرح دونوں کے درمیان تضاد کو حل کرتا ہے۔

اس کے علاوہ، ایپیٹیکسیل ٹیکنالوجیز جیسے وانپ فیز ایپیٹیکسی، مائع فیز ایپیٹیکسی، مالیکیولر بیم ایپیٹکسی، اور میٹل آرگینک کمپاؤنڈ ویپر فیز ایپیٹیکسی 1-V فیملی، 1-V فیملی، اور دیگر کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر مواد جیسے GaAs کو بھی بہت زیادہ ترقی دی گئی ہے۔ اور زیادہ تر مائیکرو ویو کی تیاری کے لیے ناگزیر پراسیس ٹیکنالوجیز بن چکی ہیں۔آپٹو الیکٹرانک آلات.

خاص طور پر، سالماتی بیم کی کامیاب درخواست اوردھاتی نامیاتی بخاراتانتہائی پتلی تہوں، سپر لیٹس، کوانٹم ویلز، سٹرینڈ سپر لیٹیسس، اور جوہری سطح کی پتلی پرت ایپیٹیکسی میں فیز ایپیٹکسی نے سیمی کنڈکٹر ریسرچ کے ایک نئے شعبے، "بینڈ انجینئرنگ" کی ترقی کی بنیاد رکھی ہے۔

epitaxial ترقی کی خصوصیات

(1) اعلی (کم) مزاحمتی ایپیٹیکسیل تہوں کو کم (اعلی) مزاحمتی ذیلی جگہوں پر اپیٹیکسیل طور پر اگایا جاسکتا ہے۔

(2) N(P) epitaxial تہوں کو P(N) سبسٹریٹس پر براہ راست PN جنکشن بنانے کے لیے اگایا جا سکتا ہے۔ بازی کے ذریعہ واحد سبسٹریٹس پر PN جنکشن بناتے وقت کوئی معاوضہ مسئلہ نہیں ہے۔

(3) ماسک ٹکنالوجی کے ساتھ مل کر، مخصوص ڈھانچے کے ساتھ مربوط سرکٹس اور آلات کی تیاری کے لیے حالات پیدا کرتے ہوئے، مخصوص علاقوں میں منتخب ایپیٹیکسیل نمو کی جا سکتی ہے۔

(4) epitaxial ترقی کے دوران ضرورت کے مطابق ڈوپنگ کی قسم اور ارتکاز کو تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ حراستی میں تبدیلی اچانک یا بتدریج ہو سکتی ہے۔

(5) متغیر اجزاء کے ساتھ متضاد، کثیر پرتوں والے، کثیر اجزاء والے مرکبات کی انتہائی پتلی تہوں کو اگایا جا سکتا ہے۔

(6) ایپیٹیکسیل نمو مواد کے پگھلنے والے مقام سے نیچے درجہ حرارت پر کی جا سکتی ہے۔ ترقی کی شرح قابل کنٹرول ہے، اور جوہری پیمانے پر موٹائی کی epitaxial ترقی حاصل کی جا سکتی ہے۔

epitaxial ترقی کے لئے ضروریات

(1) سطح چپٹی اور چمکدار ہونی چاہیے، بغیر سطح کے نقائص جیسے روشن دھبے، گڑھے، دھند کے داغ اور سلپ لائنز

(2) اچھی کرسٹل سالمیت، کم سندچیوتی اور اسٹیکنگ فالٹ کثافت۔ کے لیےسلکان ایپیٹیکسی، سندچیوتی کثافت 1000/cm2 سے کم ہونی چاہیے، اسٹیکنگ فالٹ کثافت 10/cm2 سے کم ہونی چاہیے، اور کرومک ایسڈ اینچنگ سلوشن کے ذریعے corroded ہونے کے بعد سطح کو روشن رہنا چاہیے۔

(3) epitaxial تہہ کی پس منظر کی نجاست کا ارتکاز کم ہونا چاہیے اور کم معاوضہ درکار ہونا چاہیے۔ خام مال کی پاکیزگی زیادہ ہونی چاہئے، نظام کو اچھی طرح سے سیل کیا جانا چاہئے، ماحول صاف ہونا چاہئے، اور آپریشن سخت ہونا چاہئے تاکہ اپیٹیکسیل پرت میں غیر ملکی نجاست کو شامل نہ کیا جائے۔

(4) متفاوت ایپیٹیکسی کے لیے، اپیٹیکسیل پرت اور سبسٹریٹ کی ساخت اچانک تبدیل ہو جانی چاہیے (سوائے ساخت کی سست تبدیلی کی ضرورت کے) اور ایپیٹیکسیل پرت اور سبسٹریٹ کے درمیان مرکب کے باہمی پھیلاؤ کو کم سے کم کیا جانا چاہیے۔

(5) ڈوپنگ ارتکاز کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہئے اور یکساں طور پر تقسیم کیا جانا چاہئے تاکہ ایپیٹیکسیل پرت میں یکساں مزاحمتی صلاحیت ہو جو ضروریات کو پورا کرتی ہو۔ اس کی مزاحمت کی ضرورت ہے۔epitaxial wafersایک ہی بھٹی میں مختلف بھٹیوں میں اگائی جانے والی فصلیں ایک جیسی ہونی چاہئیں۔

(6) epitaxial پرت کی موٹائی اچھی یکسانیت اور تکرار کے ساتھ ضروریات کو پورا کرتی ہے۔

(7) دفن شدہ پرت کے ساتھ سبسٹریٹ پر اپیٹیکسیل نمو کے بعد، دفن شدہ پرت کا پیٹرن مسخ بہت چھوٹا ہوتا ہے۔

(8) ایپیٹیکسیل ویفر کا قطر زیادہ سے زیادہ ہونا چاہئے تاکہ آلات کی بڑے پیمانے پر پیداوار میں آسانی ہو اور لاگت کو کم کیا جا سکے۔

(9) تھرمل استحکامکمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر ایپیٹیکسیل پرتیں۔اور heterojunction epitaxy اچھا ہے۔