سلیکن ایپیٹیکسی کی خصوصیات

سلیکن ایپیٹیکسیجدید سیمیکمڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ایک اہم بنیادی عمل ہے۔ اس سے مراد سنگل کرسٹل سلیکن پتلی فلموں کی ایک یا زیادہ پرتوں کو بڑھانے کے عمل سے مراد ہے جس میں مخصوص کرسٹل ڈھانچے ، موٹائی ، ڈوپنگ حراستی اور بالکل ٹھیک پالش سنگل کرسٹل سلیکن سبسٹریٹ پر ٹائپ کریں۔ اس بڑھی ہوئی فلم کو ایک ایپیٹیکسیئل پرت (ایپیٹیکسیل پرت یا ایپی پرت) کہا جاتا ہے ، اور ایک سلیکن ویفر جس میں ایک ایپیٹیکسیل پرت ہے اسے ایک ایپیٹیکسیل سلیکن ویفر کہا جاتا ہے۔ اس کی بنیادی خصوصیت یہ ہے کہ نئی اگائی جانے والی ایپیٹیکسیل سلیکن پرت کرسٹاللوگرافی میں سبسٹریٹ جعلی ڈھانچے کا تسلسل ہے ، جس میں سبسٹریٹ کی طرح ہی کرسٹل واقفیت کو برقرار رکھا جاتا ہے ، جس میں ایک بہترین واحد کرسٹل ڈھانچہ تشکیل پایا جاتا ہے۔ اس سے ایپیٹیکسیل پرت کو عین مطابق ڈیزائن کردہ برقی خصوصیات کی اجازت ملتی ہے جو سبسٹریٹ سے مختلف ہیں ، اس طرح اعلی کارکردگی والے سیمیکمڈکٹر آلات کی تیاری کے لئے ایک بنیاد فراہم کرتی ہے۔

سلیکن ایپیٹیکسی کے لئے عمودی epitaxial حساسیت

ⅰ. سلیکن ایپیٹیکسی کیا ہے؟

1) تعریف: سلیکن ایپیٹیکسی ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو کیمیائی یا جسمانی طریقوں کے ذریعہ سنگل کرسٹل سلیکن سبسٹریٹ پر سلیکن ایٹموں کو جمع کرتی ہے اور ایک نئی سنگل کرسٹل سلیکن پتلی فلم کو اگانے کے لئے سبسٹریٹ جعلی ڈھانچے کے مطابق ان کا اہتمام کرتی ہے۔

2） جعلی ملاپ: بنیادی خصوصیت epitaxial نمو کی ترتیب ہے۔ جمع شدہ سلیکن ایٹم تصادفی طور پر سجا دیئے نہیں ہیں ، لیکن سبسٹریٹ کی رہنمائی کے تحت سبسٹریٹ کے کرسٹل واقفیت کے مطابق ترتیب دیئے جاتے ہیں ، جوہری سطح کی عین مطابق نقل کو حاصل کرتے ہوئے ، سبسٹریٹ کی سطح پر جوہریوں کے ذریعہ فراہم کردہ "ٹیمپلیٹ" کی رہنمائی میں فراہم کرتے ہیں۔ اس سے یہ یقینی بنتا ہے کہ پولی کرسٹل لائن یا امورفوس کے بجائے ایپیٹیکسیل پرت ایک اعلی معیار کا واحد کرسٹل ہے۔

3） کنٹرولبلٹی: سلیکن ایپیٹیکسی عمل نمو کی پرت کی موٹائی (نینو میٹر سے مائکرو میٹر تک) ، ڈوپنگ ٹائپ (این ٹائپ یا پی ٹائپ) ، اور ڈوپنگ حراستی کی موٹائی کے عین مطابق کنٹرول کی اجازت دیتا ہے۔ اس سے مختلف برقی خصوصیات والے خطوں کو ایک ہی سلیکن ویفر پر تشکیل دینے کی اجازت ملتی ہے ، جو پیچیدہ مربوط سرکٹس تیار کرنے کی کلید ہے۔

4） انٹرفیس کی خصوصیات: ایک انٹرفیس epitaxial پرت اور سبسٹریٹ کے درمیان تشکیل پایا جاتا ہے۔ مثالی طور پر ، یہ انٹرفیس جوہری طور پر فلیٹ اور آلودگی سے پاک ہے۔ تاہم ، انٹرفیس کا معیار epitaxial پرت کی کارکردگی کے لئے اہم ہے ، اور کوئی بھی نقائص یا آلودگی اس آلے کی حتمی کارکردگی کو متاثر کرسکتی ہے۔

ⅱ. سلیکن ایپیٹیکسی کے اصول

سلیکن کی ایپیٹیکسیل نمو بنیادی طور پر سلیکن ایٹموں کو سبسٹریٹ کی سطح پر ہجرت کرنے اور امتزاج کے ل the سب سے کم توانائی کی جعلی پوزیشن تلاش کرنے کے لئے صحیح توانائی اور ماحول فراہم کرنے پر منحصر ہے۔ اس وقت سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والی ٹکنالوجی کیمیائی بخارات جمع (سی وی ڈی) ہے۔

کیمیائی بخارات جمع (سی وی ڈی): سلیکن ایپیٹیکسی کو حاصل کرنے کے لئے یہ مرکزی دھارے کا طریقہ ہے۔ اس کے بنیادی اصول یہ ہیں:

● پیشگی نقل و حمل: سلیکن عنصر (پیشگی) پر مشتمل گیس ، جیسے سیلین (سیہ 4) ، ڈیکلوروسیلین (سیہ 2 سی ایل 2) یا ٹرائکلوروسیلین (سیہ سی ایل 3) ، اور ڈوپینٹ گیس (جیسے فاسفین پی ایچ 3 کے لئے این ٹائپ ڈوپنگ اور ڈیبورین بی 2 ایچ 6 میں پی ٹائپ ڈوپنگ میں شامل ہیں) چیمبر

● سطح کا رد عمل: اعلی درجہ حرارت پر (عام طور پر 900 ° C اور 1200 ° C کے درمیان) ، یہ گیسیں گرم سلیکن سبسٹریٹ کی سطح پر کیمیائی سڑن یا رد عمل سے گزرتی ہیں۔ مثال کے طور پر ، SIH4 → SI (ٹھوس)+2H2 (گیس)۔

● سطح کی منتقلی اور نیوکلیشن: سڑن کے ذریعہ تیار کردہ سلیکن ایٹموں کو سبسٹریٹ سطح پر جذب کیا جاتا ہے اور سطح پر ہجرت ہوتی ہے ، آخر کار اس کو جوڑنے کے لئے دائیں جعلی سائٹ کو تلاش کیا جاتا ہے اور ایک نیا سنگل تشکیل دینا شروع ہوتا ہے۔کرسٹل پرت Epitaxial نمو سلیکن کا معیار زیادہ تر اس مرحلے کے کنٹرول پر منحصر ہے۔

● پرتوں کی نشوونما: نئی جمع شدہ جوہری پرت سبسٹریٹ کے جعلی ساخت کو مستقل طور پر دہراتی ہے ، پرت کے لحاظ سے پرت اگاتا ہے ، اور ایک خاص موٹائی کے ساتھ ایک ایپیٹیکسیل سلیکن پرت تشکیل دیتا ہے۔

کلیدی عمل کے پیرامیٹرز: سلیکن ایپیٹیکسی عمل کے معیار پر سختی سے کنٹرول کیا جاتا ہے ، اور کلیدی پیرامیٹرز میں شامل ہیں:

● درجہ حرارت: رد عمل کی شرح ، سطح کی نقل و حرکت اور عیب کی تشکیل کو متاثر کرتا ہے۔

● دباؤ: گیس کی نقل و حمل اور رد عمل کے راستے کو متاثر کرتا ہے۔

● گیس کا بہاؤ اور تناسب: نمو کی شرح اور ڈوپنگ حراستی کا تعین کرتا ہے۔

● سطح کی سطح کی صفائی: کوئی بھی آلودگی نقائص کی اصل ہوسکتی ہے۔

● دوسری ٹیکنالوجیز: اگرچہ سی وی ڈی مرکزی دھارے میں ہے ، لیکن ٹیکنالوجیز جیسے مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی (ایم بی ای) سلیکن ایپیٹیکسی کے لئے بھی استعمال کی جاسکتی ہیں ، خاص طور پر آر اینڈ ڈی یا خصوصی ایپلی کیشنز میں جس میں انتہائی اعلی صحت سے متعلق کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ایم بی ای براہ راست الٹرا ہائی ویکیوم ماحول میں سلیکن کے ذرائع کو بخارات بناتا ہے ، اور ایٹم یا سالماتی بیم کو براہ راست نمو کے لئے سبسٹریٹ پر پیش کیا جاتا ہے۔

ⅲ. سیمیکمڈکٹر مینوفیکچرنگ میں سلیکن ایپیٹیکسی ٹکنالوجی کی مخصوص ایپلی کیشنز

سلیکن ایپیٹیکسی ٹکنالوجی نے سلیکن مواد کی اطلاق کی حد کو بہت بڑھایا ہے اور یہ بہت سے جدید سیمیکمڈکٹر آلات کی تیاری کا ایک ناگزیر حصہ ہے۔

● سی ایم او ایس ٹیکنالوجی: اعلی کارکردگی والے منطق کے چپس (جیسے سی پی یو اور جی پی یو) میں ، ایک کم ڈوپڈ (P− یا N−) ایپیٹیکسیل سلیکن پرت اکثر بھاری ڈوپڈ (P+ یا N+) سبسٹریٹ پر اگائی جاتی ہے۔ یہ ایپیٹیکسیل سلیکن ویفر ڈھانچہ مؤثر طریقے سے لچ اپ اثر (لچ اپ) کو دبانے ، آلہ کی وشوسنییتا کو بہتر بنانے ، اور سبسٹریٹ کی کم مزاحمت کو برقرار رکھنے کا سبب بن سکتا ہے ، جو موجودہ ترسیل اور گرمی کی کھپت کے لئے موزوں ہے۔

● بائپولر ٹرانجسٹرس (بی جے ٹی) اور بِکوموس: ان آلات میں ، سلیکن ایپیٹیکسی کو ڈھانچے کی درست تعمیر کے لئے استعمال کیا جاتا ہے جیسے اڈے یا کلکٹر کے خطے ، اور ٹرانجسٹر کی حاصل ، رفتار اور دیگر خصوصیات کو ڈوپنگ حراستی اور ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی کو کنٹرول کرکے بہتر بنایا جاتا ہے۔

● تصویری سینسر (CIS): کچھ امیج سینسر ایپلی کیشنز میں ، ایپیٹیکسیل سلیکن ویفرز پکسلز کی برقی تنہائی کو بہتر بنا سکتے ہیں ، کراسسٹلک کو کم کرسکتے ہیں ، اور فوٹو الیکٹرک تبادلوں کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ epitaxial پرت ایک صاف ستھرا اور کم عیب دار فعال علاقہ مہیا کرتی ہے۔

● ایڈوانسڈ پروسیس نوڈس: جیسے جیسے آلہ کا سائز سکڑتا رہتا ہے ، مادی خصوصیات کی ضروریات زیادہ اور زیادہ ہوتی جارہی ہیں۔ سلیکن ایپیٹیکسی ٹکنالوجی ، بشمول سلیکٹیو ایپیٹیکسیئل گروتھ (ایس ای جی) ، کیریئر کی نقل و حرکت کو بہتر بنانے کے ل specific مخصوص علاقوں میں تناؤ والی سلیکن یا سلیکن جرمینیم (سی ای ای جی) ایپیٹیکسیئل پرتوں کو اگانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے اور اس طرح ٹرانجسٹروں کی رفتار میں اضافہ ہوتا ہے۔

سلیکن ایپیٹیکسی کے لئے افق epitaxial حساسیت

ⅳ.سلیکن ایپیٹیکسی ٹکنالوجی کے مسائل اور چیلنجز

اگرچہ سلیکن ایپیٹیکسی ٹکنالوجی پختہ اور وسیع پیمانے پر استعمال کی جاتی ہے ، لیکن ابھی بھی سلیکن عمل کی ایپیٹاکسیل نمو میں کچھ چیلنجز اور مسائل موجود ہیں۔

● عیب کنٹرول: مختلف کرسٹل نقائص جیسے اسٹیکنگ غلطیاں ، سندچیوتی ، پرچی لائنیں وغیرہ۔ یہ نقائص بجلی کی کارکردگی ، وشوسنییتا اور آلہ کی پیداوار کو سنجیدگی سے متاثر کرسکتے ہیں۔ نقائص کو کنٹرول کرنے کے لئے ایک انتہائی صاف ماحول ، اصلاحی عمل کے پیرامیٹرز ، اور اعلی معیار کے ذیلی ذخیرے کی ضرورت ہوتی ہے۔

● یکسانیت: بڑے سائز کے سلیکن ویفرز (جیسے 300 ملی میٹر) پر ایپیٹیکسیل پرت کی موٹائی اور ڈوپنگ حراستی کی کامل یکسانیت کا حصول ایک جاری چیلنج ہے۔ عدم یکسانیت اسی ویفر پر ڈیوائس کی کارکردگی میں اختلافات کا باعث بن سکتی ہے۔

● آٹوڈوپنگ: ایپیٹاکسیل نمو کے عمل کے دوران ، سبسٹریٹ میں اعلی حراستی ڈوپینٹ گیس کے مرحلے کے بازی یا ٹھوس ریاست کے بازی کے ذریعے بڑھتی ہوئی ایپیٹیکسیئل پرت میں داخل ہوسکتے ہیں ، جس کی وجہ سے ایپیٹاسیل پرت ڈوپنگ حراستی متوقع قیمت سے ہٹ جاتی ہے ، خاص طور پر ایپیٹاسیل پرت اور سبسٹریٹ کے درمیان انٹرفیس کے قریب۔ یہ ان مسائل میں سے ایک ہے جن پر سلیکن ایپیٹیکسی کے عمل میں توجہ دینے کی ضرورت ہے۔

● سطح کی شکل: epitaxial پرت کی سطح انتہائی فلیٹ رہنا چاہئے ، اور کسی بھی کھردری یا سطح کے نقائص (جیسے کہرا) لتھوگرافی جیسے بعد کے عمل کو متاثر کرے گا۔

● لاگت: عام پالش سلیکن ویفروں کے مقابلے میں ، ایپیٹیکسیل سلیکن ویفرز کی پیداوار میں اضافی عمل کے اقدامات اور سامان کی سرمایہ کاری کا اضافہ ہوتا ہے ، جس کے نتیجے میں زیادہ لاگت آتی ہے۔

● انتخابی ایپیٹیکسی کے چیلنجز: اعلی درجے کے عملوں میں ، انتخابی ایپیٹیکسیئل نمو (صرف مخصوص علاقوں میں نمو) عمل پر قابو پانے کے لئے اعلی مطالبات رکھتی ہے ، جیسے نمو کی شرح کی انتخاب ، پس منظر کی حد سے زیادہ اضافے کا کنٹرول ، وغیرہ۔

ⅴ.نتیجہ

ایک اہم سیمیکمڈکٹر مادی تیاری کی ٹیکنالوجی کے طور پر ، کی بنیادی خصوصیتسلیکن ایپیٹیکسیسنگل کرسٹل سلیکن سبسٹریٹس پر مخصوص برقی اور جسمانی خصوصیات کے ساتھ اعلی معیار کے سنگل کرسٹل ایپیٹیکسیل سلیکن پرتوں کو درست طریقے سے بڑھانے کی صلاحیت ہے۔ سلیکن ایپیٹیکسی عمل میں درجہ حرارت ، دباؤ اور ہوا کے بہاؤ جیسے پیرامیٹرز کے عین مطابق کنٹرول کے ذریعے ، سی ایم او ایس ، پاور ڈیوائسز ، اور سینسر جیسے سیمیکمڈکٹر ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لئے پرت کی موٹائی اور ڈوپنگ کی تقسیم کو اپنی مرضی کے مطابق بنایا جاسکتا ہے۔

اگرچہ سلیکن کی ایپیٹاسیل نمو کو چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے نقائص کنٹرول ، یکسانیت ، خود ڈوپنگ ، اور لاگت ، ٹکنالوجی کی مستقل ترقی کے ساتھ ، سلیکن ایپیٹیکسی اب بھی سیمیکمڈکٹر ڈیوائسز کی کارکردگی میں بہتری اور عملی جدت طرازی کو فروغ دینے کے لئے ایک بنیادی ڈرائیونگ ہے ، اور اس کی حیثیت سے مہی .ی سلیکون ویفر مینوفیکچرنگ میں شامل ہے۔