सेमीकंडक्टर विनिर्माण में सिलिकॉन एपिटैक्सियल परतें और सबस्ट्रेट्स

सब्सट्रेट

सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रिया में, सिलिकॉन एपिटैक्सियल परतें और सब्सट्रेट दो मूलभूत घटक हैं जो महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।सब्सट्रेट, मुख्य रूप से सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन से बना, सेमीकंडक्टर चिप निर्माण के लिए आधार के रूप में कार्य करता है। यह अर्धचालक उपकरणों का उत्पादन करने के लिए सीधे वेफर निर्माण प्रवाह में प्रवेश कर सकता है या एपिटैक्सियल वेफर बनाने के लिए एपिटैक्सियल तकनीकों के माध्यम से आगे संसाधित किया जा सकता है। अर्धचालक संरचनाओं के मूलभूत "आधार" के रूप में,सब्सट्रेटसंरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करता है, किसी भी फ्रैक्चर या क्षति को रोकता है। इसके अतिरिक्त, सब्सट्रेट में अर्धचालक के प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण विशिष्ट विद्युत, ऑप्टिकल और यांत्रिक गुण होते हैं।

यदि एकीकृत सर्किट की तुलना गगनचुंबी इमारतों से की जाती है, तोसब्सट्रेटनिस्संदेह स्थिर आधार है। अपनी सहायक भूमिका सुनिश्चित करने के लिए, इन सामग्रियों को उच्च शुद्धता वाले एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन के समान, अपनी क्रिस्टल संरचना में उच्च स्तर की एकरूपता प्रदर्शित करनी चाहिए। पवित्रता और पूर्णता एक मजबूत नींव स्थापित करने के लिए मौलिक हैं। केवल एक ठोस और विश्वसनीय आधार के साथ ही ऊपरी संरचनाएँ स्थिर और दोषरहित हो सकती हैं। सीधे शब्दों में कहें, बिना किसी उपयुक्त केसब्सट्रेट, स्थिर और अच्छा प्रदर्शन करने वाले अर्धचालक उपकरणों का निर्माण करना असंभव है।

एपिटैक्सी

एपिटैक्सीसावधानीपूर्वक कटे और पॉलिश किए गए सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेट पर एक नई सिंगल-क्रिस्टल परत उगाने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। यह नई परत सब्सट्रेट (सजातीय एपिटैक्सी) या भिन्न (विषम एपिटैक्सी) के समान सामग्री की हो सकती है। चूंकि नई क्रिस्टल परत सब्सट्रेट के क्रिस्टल चरण के विस्तार का सख्ती से पालन करती है, इसलिए इसे एपिटैक्सियल परत के रूप में जाना जाता है, जिसे आमतौर पर माइक्रोमीटर-स्तर की मोटाई पर बनाए रखा जाता है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन मेंएपिटैक्सी, विकास एक विशिष्ट क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास पर होता हैसिलिकॉन एकल-क्रिस्टल सब्सट्रेट, एक नई क्रिस्टल परत का निर्माण करता है जो अभिविन्यास में सुसंगत है लेकिन विद्युत प्रतिरोधकता और मोटाई में भिन्न होती है, और इसमें एक निर्दोष जाली संरचना होती है। जिस सब्सट्रेट में एपिटैक्सियल वृद्धि हुई है उसे एपिटैक्सियल वेफर कहा जाता है, एपिटैक्सियल परत वह मूल मूल्य है जिसके चारों ओर उपकरण निर्माण घूमता है।

एपिटैक्सियल वेफर का मूल्य इसकी सामग्रियों के सरल संयोजन में निहित है। उदाहरण के लिए, की एक पतली परत उगाकरGaN एपिटैक्सीकम खर्चीले परसिलिकॉन बिस्किट, सब्सट्रेट के रूप में पहली पीढ़ी के अर्धचालक सामग्रियों का उपयोग करके अपेक्षाकृत कम लागत पर तीसरी पीढ़ी के अर्धचालकों की उच्च-प्रदर्शन वाली वाइड-बैंडगैप विशेषताओं को प्राप्त करना संभव है। हालाँकि, विषम एपिटैक्सियल संरचनाएँ प्लास्टिक के आधार पर मचान स्थापित करने के समान जाली बेमेल, तापीय गुणांक में असंगतता और खराब तापीय चालकता जैसी चुनौतियाँ भी प्रस्तुत करती हैं। तापमान बदलने पर अलग-अलग सामग्रियां अलग-अलग दरों पर फैलती और सिकुड़ती हैं, और सिलिकॉन की तापीय चालकता आदर्श नहीं होती है।

सजातीयएपिटैक्सी, जो सब्सट्रेट के समान सामग्री की एक एपिटैक्सियल परत विकसित करता है, उत्पाद की स्थिरता और विश्वसनीयता को बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है। यद्यपि सामग्रियां समान हैं, एपीटैक्सियल प्रसंस्करण यांत्रिक रूप से पॉलिश किए गए वेफर्स की तुलना में वेफर सतह की शुद्धता और एकरूपता में काफी सुधार करता है। एपिटैक्सियल सतह चिकनी और साफ है, जिसमें सूक्ष्म दोष और अशुद्धियाँ काफी कम हैं, अधिक समान विद्युत प्रतिरोधकता है, और सतह के कणों, परत दोषों और अव्यवस्थाओं पर अधिक सटीक नियंत्रण है। इस प्रकार,एपिटैक्सीन केवल उत्पाद प्रदर्शन को अनुकूलित करता है बल्कि उत्पाद स्थिरता और विश्वसनीयता भी सुनिश्चित करता है।**

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