सेमीकंडक्टर उपकरणों में एपिटैक्सियल परतों की महत्वपूर्ण भूमिका

1. इसके प्रकट होने का कारण

सेमीकंडक्टर उपकरण निर्माण के क्षेत्र में, उभरती मांगों को पूरा करने वाली सामग्रियों की खोज ने लगातार चुनौतियां पेश की हैं। 1959 के अंत तक पतली परत का विकास हुआmonocrystallineसामग्रीविकास तकनीकों के नाम से जाना जाता हैएपिटैक्सी, एक निर्णायक समाधान के रूप में उभरा। लेकिन वास्तव में एपिटैक्सियल तकनीक ने भौतिक उन्नति में कैसे योगदान दिया है, खासकर सिलिकॉन के लिए? प्रारंभ में, उच्च-आवृत्ति, उच्च-शक्ति सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के निर्माण में महत्वपूर्ण बाधाओं का सामना करना पड़ा। ट्रांजिस्टर सिद्धांतों के परिप्रेक्ष्य से, उच्च-आवृत्ति और उच्च-शक्ति प्राप्त करने के लिए कलेक्टर क्षेत्र में एक उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज और न्यूनतम श्रृंखला प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, जो कम संतृप्ति वोल्टेज ड्रॉप में तब्दील हो जाती है।

इन आवश्यकताओं ने एक विरोधाभास प्रस्तुत किया: ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ाने के लिए कलेक्टर क्षेत्र में उच्च प्रतिरोधकता वाली सामग्रियों की आवश्यकता, बनाम श्रृंखला प्रतिरोध को कम करने के लिए कम प्रतिरोधकता वाली सामग्रियों की आवश्यकता। श्रृंखला प्रतिरोध को कम करने के लिए संग्राहक क्षेत्र सामग्री की मोटाई कम करने से जोखिम पैदा हो गयासिलिकॉन बिस्किटप्रसंस्करण के लिए बहुत नाजुक। इसके विपरीत, सामग्री की प्रतिरोधकता को कम करना पहली आवश्यकता का खंडन करता है। के आगमनखाता हैएक्सिसlप्रौद्योगिकी ने इस दुविधा को सफलतापूर्वक हल कर लिया।

2. समाधान

समाधान में कम-प्रतिरोधकता पर उच्च-प्रतिरोधकता एपिटैक्सियल परत विकसित करना शामिल थासब्सट्रेट. डिवाइस निर्माण परएपिटैक्सियल परतइसकी उच्च प्रतिरोधकता के कारण उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज सुनिश्चित हुआ, जबकि कम-प्रतिरोधकता सब्सट्रेट ने बेस प्रतिरोध को कम कर दिया, जिससे संतृप्ति वोल्टेज ड्रॉप कम हो गया। इस दृष्टिकोण ने अंतर्निहित विरोधाभासों को सुलझाया। आगे,एपीटेक्सialवाष्प-चरण, तरल-चरण सहित प्रौद्योगिकियाँएपिटैक्सीGaAs और अन्य III-V, II-VI समूह आणविक यौगिक अर्धचालक जैसी सामग्रियों के लिए, काफी उन्नत हुए हैं। ये प्रौद्योगिकियाँ अधिकांश माइक्रोवेव उपकरणों, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, बिजली उपकरणों और बहुत कुछ के निर्माण के लिए अपरिहार्य हो गई हैं। विशेष रूप से, आणविक किरण की सफलता औरधातु-कार्बनिकसी वाष्प-चरण एपिटैक्सीपतली फिल्मों, सुपरलैटिस, क्वांटम वेल्स, स्ट्रेन्ड सुपरलैटिस और परमाणु परत जैसे अनुप्रयोगों मेंएपीटेक्सy"बैंडगैप इंजीनियरिंग" के नए अनुसंधान क्षेत्र के लिए एक ठोस नींव रखी है।

3. सात प्रमुख क्षमताएंएपीटैक्सियल टेक्नोलॉजी

(1) उच्च (निम्न) प्रतिरोधकता विकसित करने की क्षमताएपिटैक्सियल परतेंकम (उच्च) प्रतिरोधकता वाले सबस्ट्रेट्स पर।

(2) एन§ प्रकार की वृद्धि करने की क्षमताएपिटैक्सियल परतेंपी (एन) प्रकार के सबस्ट्रेट्स पर, प्रसार विधियों से जुड़े मुआवजे के मुद्दों के बिना सीधे पीएन जंक्शन बनाते हैं।

(3) चयनात्मक रूप से बढ़ने के लिए मुखौटा प्रौद्योगिकी के साथ एकीकरणएपिटैक्सियल परतेंनिर्दिष्ट क्षेत्रों में, अद्वितीय संरचनाओं वाले एकीकृत सर्किट और उपकरणों के उत्पादन का मार्ग प्रशस्त हुआ।

(4) विकास प्रक्रिया के दौरान डोपेंट के प्रकार और एकाग्रता को बदलने के लिए लचीलापन, एकाग्रता में अचानक या क्रमिक परिवर्तन की संभावना के साथ।

(5) हेटेरोजंक्शन, मल्टीलेयर्स और परिवर्तनीय संरचना अल्ट्रा-थिन परतों को विकसित करने की क्षमता।

(6) बढ़ने की क्षमताएपिटैक्सियल परतेंसामग्री के पिघलने बिंदु से नीचे, नियंत्रणीय विकास दर के साथ, परमाणु-स्तर की मोटाई सटीकता को सक्षम करना।

(7) ऐसी सामग्रियों की एकल-क्रिस्टल परतें उगाने की व्यवहार्यता जिन्हें खींचना चुनौतीपूर्ण हो, जैसेगण मन, और त्रिक या चतुर्धातुक यौगिक।

संक्षेप में,एपिटैक्सियल परतsसब्सट्रेट सामग्रियों की तुलना में अधिक नियंत्रणीय और उत्तम क्रिस्टल संरचना प्रदान करते हैं, जिससे सामग्री अनुप्रयोग और विकास में काफी लाभ होता है।**

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