सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सीमध्ये काय फरक आहे?

वेफर तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, दोन मुख्य दुवे आहेत: एक म्हणजे सब्सट्रेट तयार करणे आणि दुसरे म्हणजे एपिटॅक्सियल प्रक्रियेची अंमलबजावणी. सब्सट्रेट, अर्धसंवाहक सिंगल क्रिस्टल मटेरियलपासून काळजीपूर्वक तयार केलेले वेफर, अर्धसंवाहक उपकरणे तयार करण्यासाठी आधार म्हणून थेट वेफर उत्पादन प्रक्रियेत टाकले जाऊ शकते किंवा ते एपिटॅक्सियल प्रक्रियेद्वारे अधिक वाढविले जाऊ शकते.

तर, निरूपण म्हणजे काय? थोडक्यात, एपिटॅक्सी म्हणजे एकाच क्रिस्टल सब्सट्रेटवर एकल क्रिस्टलच्या नवीन थराची वाढ ज्यावर बारीक प्रक्रिया केली गेली आहे (कटिंग, ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग इ.). हा नवीन सिंगल क्रिस्टल लेयर आणि सब्सट्रेट समान सामग्री किंवा भिन्न सामग्रीपासून बनविले जाऊ शकते, जेणेकरून आवश्यकतेनुसार एकसंध किंवा हेटेरोएपिटॅक्सियल वाढ साध्य करता येईल. नवीन वाढलेला एकल क्रिस्टल थर थराच्या क्रिस्टल टप्प्यानुसार विस्तारत असल्यामुळे त्याला एपिटॅक्सियल लेयर म्हणतात. त्याची जाडी साधारणपणे काही मायक्रॉन असते. उदाहरण म्हणून सिलिकॉन घेतल्यास, सिलिकॉन एपिटॅक्सियल ग्रोथ म्हणजे सिलिकॉनचा थर समान क्रिस्टल ओरिएंटेशनसह सब्सट्रेट, कंट्रोलेबल रेझिस्टिव्हिटी आणि जाडी, विशिष्ट क्रिस्टल ओरिएंटेशन असलेल्या सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेटवर वाढवणे. परिपूर्ण जाळीच्या संरचनेसह एक सिलिकॉन एकल क्रिस्टल थर. जेव्हा एपिटॅक्सियल लेयर सब्सट्रेटवर वाढतो तेव्हा संपूर्ण भागाला एपिटॅक्सियल वेफर म्हणतात.

पारंपारिक सिलिकॉन सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी, थेट सिलिकॉन वेफर्सवर उच्च-फ्रिक्वेंसी आणि उच्च-पॉवर उपकरणे तयार करताना काही तांत्रिक अडचणी येतील. उदाहरणार्थ, कलेक्टर क्षेत्रामध्ये उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज, लहान मालिका प्रतिकार आणि लहान संपृक्तता व्होल्टेज ड्रॉपची आवश्यकता साध्य करणे कठीण आहे. एपिटॅक्सी तंत्रज्ञानाचा परिचय चतुराईने या समस्यांचे निराकरण करते. उपाय म्हणजे कमी-प्रतिरोधक सिलिकॉन सब्सट्रेटवर उच्च-प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल लेयर वाढवणे आणि नंतर उच्च-प्रतिरोधक एपिटॅक्सियल लेयरवर उपकरणे तयार करणे. अशाप्रकारे, उच्च-प्रतिरोधकता एपिटॅक्सियल लेयर डिव्हाइससाठी उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज प्रदान करते, तर कमी-प्रतिरोधक सब्सट्रेट सब्सट्रेटचा प्रतिकार कमी करते, ज्यामुळे संपृक्तता व्होल्टेज ड्रॉप कमी होते, ज्यामुळे उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज आणि प्रतिकार आणि दरम्यान लहान संतुलन प्राप्त होते. लहान व्होल्टेज ड्रॉप.

याशिवाय, एपिटॅक्सी तंत्रज्ञान जसे की वाफ फेज एपिटॅक्सी आणि लिक्विड फेज एपिटॅक्सी ऑफ GaAs आणि इतर III-V, II-VI आणि इतर आण्विक कंपाऊंड सेमीकंडक्टर मटेरियल देखील मोठ्या प्रमाणावर विकसित केले गेले आहेत आणि बहुतेक मायक्रोवेव्ह उपकरणे, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि पॉवरसाठी आधार बनले आहेत. उपकरणे उत्पादनासाठी अपरिहार्य प्रक्रिया तंत्रज्ञान, विशेषत: पातळ थरांमध्ये आण्विक बीम आणि धातू-सेंद्रिय वाष्प फेज एपिटॅक्सी तंत्रज्ञानाचा यशस्वी वापर, सुपरलॅटिसेस, क्वांटम विहिरी, ताणलेल्या सुपरलॅटिसेस आणि अणु-स्तरीय पातळ-थर एपिटॅक्सी हे सेमीकंडक्टर संशोधनाचे एक नवीन क्षेत्र बनले आहे. "एनर्जी बेल्ट प्रकल्प" च्या विकासाने एक भक्कम पाया घातला आहे.

तिसऱ्या पिढीतील सेमीकंडक्टर उपकरणांचा संबंध आहे, अशी जवळजवळ सर्व सेमीकंडक्टर उपकरणे एपिटॅक्सियल लेयरवर बनविली जातात आणि सिलिकॉन कार्बाइड वेफर स्वतःच सब्सट्रेट म्हणून काम करते. SiC epitaxial सामग्रीची जाडी, पार्श्वभूमी वाहक एकाग्रता आणि इतर पॅरामीटर्स थेट SiC उपकरणांचे विविध विद्युत गुणधर्म निर्धारित करतात. हाय-व्होल्टेज ऍप्लिकेशन्ससाठी सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणे एपिटॅक्सियल सामग्रीची जाडी आणि पार्श्वभूमी वाहक एकाग्रता यासारख्या पॅरामीटर्ससाठी नवीन आवश्यकता पुढे करतात. म्हणून, सिलिकॉन कार्बाइड एपिटॅक्सियल तंत्रज्ञान सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणांच्या कार्यक्षमतेचा पूर्णपणे वापर करण्यात निर्णायक भूमिका बजावते. जवळजवळ सर्व SiC पॉवर उपकरणांची तयारी उच्च-गुणवत्तेच्या SiC एपिटॅक्सियल वेफर्सवर आधारित आहे. एपिटॅक्सियल लेयर्सचे उत्पादन हा विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर उद्योगाचा एक महत्त्वाचा भाग आहे.