सब्सट्रेट आणि एपिटॅक्सी

वेफर तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, दोन मुख्य दुवे आहेत: एक म्हणजे सब्सट्रेट तयार करणे आणि दुसरे म्हणजे एपिटॅक्सियल प्रक्रियेची अंमलबजावणी. सब्सट्रेट, सेमीकंडक्टर सिंगल क्रिस्टल मटेरियलपासून काळजीपूर्वक बनवलेले वेफर, सेमीकंडक्टर उपकरणे तयार करण्यासाठी किंवा एपिटॅक्सियल प्रक्रियेद्वारे कार्यप्रदर्शन वाढविण्यासाठी आधार म्हणून वेफर उत्पादन प्रक्रियेत थेट टाकले जाऊ शकते.

तर, काय आहेएपिटॅक्सी? थोडक्यात, epitaxy म्हणजे एकाच क्रिस्टल सब्सट्रेटवर बारीक प्रक्रिया केलेल्या (कटिंग, ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग इ.) वर सिंगल क्रिस्टलचा नवीन थर वाढवणे. हे नवीन एकल स्फटिक आणि थर एकाच सामग्रीचे किंवा वेगवेगळ्या पदार्थांचे बनवले जाऊ शकतात, जेणेकरून एकसंध किंवा विषम epitaxy आवश्यकतेनुसार साध्य करता येईल. कारण नवीन वाढलेला एकल क्रिस्टल थर थराच्या क्रिस्टल टप्प्यानुसार विस्तारित होईल, त्याला एपिटॅक्सियल लेयर म्हणतात. त्याची जाडी साधारणपणे काही मायक्रॉन असते. सिलिकॉनचे उदाहरण घेतल्यास, सिलिकॉन एपिटॅक्सियल ग्रोथ म्हणजे सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल लेयरचा थर वाढवणे ज्यामध्ये सब्सट्रेट, कंट्रोलेबल रेझिस्टिव्हिटी आणि जाडी आणि विशिष्ट क्रिस्टल ओरिएंटेशन असलेल्या सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेटवर परिपूर्ण जाळीची रचना असते. जेव्हा एपिटॅक्सियल लेयर सब्सट्रेटवर वाढतो तेव्हा संपूर्ण भागाला एपिटॅक्सियल वेफर म्हणतात.

पारंपारिक सिलिकॉन सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी, थेट सिलिकॉन वेफर्सवर उच्च-फ्रिक्वेंसी आणि उच्च-पॉवर उपकरणे बनवताना काही तांत्रिक अडचणी येतात, जसे की उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज, लहान मालिका प्रतिकार आणि संग्राहक क्षेत्रामध्ये लहान संपृक्तता व्होल्टेज ड्रॉप प्राप्त करणे कठीण आहे. एपिटॅक्सियल 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 बनवणे. 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 कमी प्रतिरोधकता यांच्यातील संतुलन साधता येते. आणि कमी व्होल्टेज ड्रॉप.

याव्यतिरिक्त,एपिटॅक्सियलIII-V, II-VI चे वाष्प फेज एपिटॅक्सी आणि लिक्विड फेज एपिटॅक्सी आणि GaAs सारख्या इतर आण्विक कंपाऊंड सेमीकंडक्टर मटेरियल सारख्या तंत्रज्ञान देखील मोठ्या प्रमाणात विकसित केले गेले आहेत आणि बहुतेक मायक्रोवेव्ह उपकरणे, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, उर्जा निर्मितीसाठी अपरिहार्य प्रक्रिया तंत्रज्ञान बनले आहेत. उपकरणे इ. विशेषत: पातळ थरांमध्ये आण्विक बीम आणि मेटल ऑर्गेनिक वाष्प फेज एपिटॅक्सीचा यशस्वी वापर, सुपरलॅटिसेस, क्वांटम विहिरी, ताणलेल्या सुपरलॅटिसेस आणि अणू पातळ थर एपिटॅक्सी, ज्याने "बँड अभियांत्रिकी" च्या विकासासाठी एक भक्कम पाया घातला आहे. , सेमीकंडक्टर संशोधनाचे नवीन क्षेत्र.

तिसऱ्या पिढीतील सेमीकंडक्टर उपकरणांबद्दल, अशी अर्धसंवाहक उपकरणे जवळजवळ सर्व एपिटॅक्सियल लेयरवर बनविली जातात आणिसिलिकॉन कार्बाइड वेफरस्वतःच फक्त सब्सट्रेट म्हणून वापरले जाते. SiC ची जाडी आणि पार्श्वभूमी वाहक एकाग्रता यासारखे पॅरामीटर्सएपिटॅक्सियलसामग्री थेट SiC उपकरणांचे विविध विद्युत गुणधर्म निर्धारित करतात. उच्च व्होल्टेज ऍप्लिकेशनसाठी सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणे एपिटॅक्सियल सामग्रीची जाडी आणि पार्श्वभूमी वाहक एकाग्रता यासारख्या पॅरामीटर्ससाठी नवीन आवश्यकता ठेवतात. म्हणून, सिलिकॉन कार्बाइड उपकरणांच्या कार्यप्रदर्शनात सिलिकॉन कार्बाइड एपिटॅक्सियल तंत्रज्ञान निर्णायक भूमिका बजावते. जवळजवळ सर्व SiC पॉवर उपकरणे उच्च-गुणवत्तेवर आधारित तयार केली जातातSiC एपिटॅक्सियल वेफर्स, आणि एपिटॅक्सियल लेयर्सचे उत्पादन हा विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर उद्योगाचा एक महत्त्वाचा भाग आहे.