सिलिकॉन वेफर सब्सट्रेट्सवर एपिटॅक्सी का करण्याची गरज आहे?

सेमीकंडक्टर उद्योग साखळीमध्ये, विशेषत: तिसऱ्या पिढीतील सेमीकंडक्टर (विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर) उद्योग साखळीमध्ये, सबस्ट्रेट्स आणिएपिटॅक्सियलस्तर चे महत्व काय आहेएपिटॅक्सियलथर? सब्सट्रेट आणि सब्सट्रेटमध्ये काय फरक आहे?

सब्सट्रेट आहे aवेफरसेमीकंडक्टर सिंगल क्रिस्टल मटेरियलपासून बनवलेले. सब्सट्रेट थेट प्रवेश करू शकतोवेफरसेमीकंडक्टर उपकरणे तयार करण्यासाठी मॅन्युफॅक्चरिंग लिंक, किंवा त्यावर प्रक्रिया केली जाऊ शकतेएपिटॅक्सियलएपिटॅक्सियल वेफर्स तयार करण्याची प्रक्रिया. सब्सट्रेट तळाशी आहेवेफर(वेफर कापून टाका, तुम्ही एकामागून एक डाई मिळवू शकता, आणि नंतर ते पौराणिक चिप बनण्यासाठी पॅकेज करू शकता) (खरेतर, चिपच्या तळाशी सामान्यतः बॅक सोन्याचा थर लावलेला असतो, "ग्राउंड" कनेक्शन म्हणून वापरला जातो, परंतु ते मागील प्रक्रियेत तयार केले जाते), आणि संपूर्ण सपोर्ट फंक्शन वाहून नेणारा बेस (चिपमधील गगनचुंबी इमारत सब्सट्रेटवर तयार केली जाते).

Epitaxy म्हणजे एकाच क्रिस्टल सब्सट्रेटवर नवीन सिंगल क्रिस्टल वाढवण्याच्या प्रक्रियेला संदर्भित करतो ज्यावर काटेकोरपणे, ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग इत्यादीद्वारे प्रक्रिया केली जाते. नवीन सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट सारखीच सामग्री असू शकते किंवा ती वेगळी सामग्री असू शकते. (homoepitaxial किंवा heteroepitaxial).
नव्याने तयार झालेला सिंगल क्रिस्टल थर थर क्रिस्टल टप्प्यावर वाढत असल्याने, त्याला एपिटॅक्सियल लेयर म्हणतात (सामान्यत: अनेक मायक्रॉन जाडीचा. उदाहरण म्हणून सिलिकॉन घ्या: सिलिकॉन एपिटॅक्सियल ग्रोथचा अर्थ चांगल्या जाळीच्या संरचनेच्या अखंडतेसह क्रिस्टलचा थर वाढणे होय. सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेटवर विशिष्ट क्रिस्टल ओरिएंटेशन आणि भिन्न प्रतिरोधकता आणि सब्सट्रेट प्रमाणे जाडी) आणि एपिटॅक्सियल लेयर असलेल्या सब्सट्रेटला एपिटॅक्सियल वेफर (एपिटॅक्सियल वेफर = एपिटॅक्सियल लेयर + सब्सट्रेट) म्हणतात. उपकरणाचे उत्पादन एपिटॅक्सियल लेयरवर केले जाते.

एपिटॅक्सिॲलिटी होमोएपिटॅक्सियालिटी आणि हेटरोएपिटॅक्सियालिटीमध्ये विभागली गेली आहे. होमोएपिटॅक्सिअलिटी म्हणजे सब्सट्रेटवरील सब्सट्रेट सारख्याच सामग्रीचा एपिटॅक्सियल लेयर वाढवणे. homoepitaxiality चे महत्त्व काय आहे? - उत्पादनाची स्थिरता आणि विश्वासार्हता सुधारा. जरी होमोएपिटॅक्सिअलिटी म्हणजे सब्सट्रेट सारख्याच सामग्रीचा एपिटॅक्सियल लेयर वाढवणे, जरी सामग्री समान आहे, तरीही ते वेफर पृष्ठभागाची सामग्री शुद्धता आणि एकसमानता सुधारू शकते. यांत्रिक पॉलिशिंगद्वारे प्रक्रिया केलेल्या पॉलिश वेफर्सच्या तुलनेत, एपिटॅक्सिअलिटीद्वारे प्रक्रिया केलेल्या सब्सट्रेटमध्ये उच्च पृष्ठभाग सपाटपणा, उच्च स्वच्छता, कमी सूक्ष्म दोष आणि कमी पृष्ठभागाची अशुद्धता असते. त्यामुळे, प्रतिरोधकता अधिक एकसमान आहे, आणि पृष्ठभागावरील कण, स्टॅकिंग फॉल्ट्स आणि डिस्लोकेशन यांसारख्या पृष्ठभागावरील दोष नियंत्रित करणे सोपे आहे. Epitaxy केवळ उत्पादनाची कार्यक्षमता सुधारत नाही तर उत्पादनाची स्थिरता आणि विश्वासार्हता देखील सुनिश्चित करते.
सिलिकॉन वेफर सब्सट्रेटवर सिलिकॉन अणूंचा एपिटॅक्सियल थर बनवण्याचे काय फायदे आहेत? CMOS सिलिकॉन प्रक्रियेत, वेफर सब्सट्रेटवरील एपिटॅक्सियल ग्रोथ (EPI, epitaxial) ही एक अतिशय गंभीर प्रक्रिया आहे.
1. क्रिस्टल गुणवत्ता सुधारा
प्रारंभिक सब्सट्रेट दोष आणि अशुद्धता: वेफर सब्सट्रेटमध्ये उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान काही दोष आणि अशुद्धता असू शकतात. एपिटॅक्सियल लेयरच्या वाढीमुळे सब्सट्रेटवर उच्च-गुणवत्तेचा, कमी-दोष आणि अशुद्धता-एकाग्रता एकल-क्रिस्टलाइन सिलिकॉन थर निर्माण होऊ शकतो, जो नंतरच्या उपकरणांच्या निर्मितीसाठी खूप महत्त्वाचा आहे. एकसमान क्रिस्टल संरचना: एपिटॅक्सियल वाढ अधिक एकसमान क्रिस्टल संरचना सुनिश्चित करू शकते, धान्याच्या सीमांचा प्रभाव आणि सब्सट्रेट सामग्रीमधील दोष कमी करू शकते आणि अशा प्रकारे संपूर्ण वेफरची क्रिस्टल गुणवत्ता सुधारू शकते.
2. विद्युत कार्यक्षमतेत सुधारणा करा
उपकरणाची वैशिष्ट्ये ऑप्टिमाइझ करा: सब्सट्रेटवर एपिटॅक्सियल लेयर वाढवून, डोपिंग एकाग्रता आणि सिलिकॉनचा प्रकार यंत्राच्या विद्युत कार्यक्षमतेला अनुकूल करण्यासाठी अचूकपणे नियंत्रित केला जाऊ शकतो. उदाहरणार्थ, एपिटॅक्सियल लेयरचे डोपिंग थ्रेशोल्ड व्होल्टेज आणि MOSFET चे इतर इलेक्ट्रिकल पॅरामीटर्स अचूकपणे समायोजित करू शकते. गळती करंट कमी करा: उच्च-गुणवत्तेच्या एपिटॅक्सियल लेयरमध्ये कमी दोष घनता असते, ज्यामुळे डिव्हाइसमधील गळती प्रवाह कमी होण्यास मदत होते, ज्यामुळे डिव्हाइसची कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता सुधारते.
3. प्रगत प्रक्रिया नोड्स समर्थन
वैशिष्ट्याचा आकार कमी करणे: लहान प्रक्रिया नोड्समध्ये (जसे की 7nm, 5nm), डिव्हाइस वैशिष्ट्याचा आकार कमी होत राहतो, यासाठी अधिक शुद्ध आणि उच्च-गुणवत्तेची सामग्री आवश्यक असते. एपिटॅक्सियल ग्रोथ टेक्नॉलॉजी या आवश्यकता पूर्ण करू शकते आणि उच्च-कार्यक्षमता आणि उच्च-घनता एकात्मिक सर्किट उत्पादनास समर्थन देऊ शकते. ब्रेकडाउन व्होल्टेज सुधारा: एपिटॅक्सियल लेयर उच्च-शक्ती आणि उच्च-व्होल्टेज उपकरणांच्या निर्मितीसाठी महत्त्वपूर्ण असलेल्या ब्रेकडाउन व्होल्टेजसाठी डिझाइन केले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, पॉवर डिव्हाइसेसमध्ये, एपिटॅक्सियल लेयर डिव्हाइसचे ब्रेकडाउन व्होल्टेज वाढवू शकते आणि सुरक्षित ऑपरेटिंग श्रेणी वाढवू शकते.
4. प्रक्रिया सुसंगतता आणि बहु-स्तर संरचना
मल्टी-लेयर स्ट्रक्चर: एपिटॅक्सियल ग्रोथ टेक्नॉलॉजीमुळे सब्सट्रेटवर मल्टी-लेयर स्ट्रक्चर्स वाढवता येतात आणि वेगवेगळ्या लेयर्समध्ये वेगवेगळ्या डोपिंग सांद्रता आणि प्रकार असू शकतात. जटिल CMOS उपकरणे तयार करण्यासाठी आणि त्रिमितीय एकत्रीकरण साध्य करण्यासाठी हे खूप उपयुक्त आहे. सुसंगतता: एपिटॅक्सियल ग्रोथ प्रक्रिया विद्यमान CMOS उत्पादन प्रक्रियांशी अत्यंत सुसंगत आहे आणि प्रक्रियेच्या ओळींमध्ये लक्षणीय बदल न करता विद्यमान उत्पादन प्रक्रियेमध्ये सहजपणे समाकलित केली जाऊ शकते.