সিলিকন (Si) এপিটাক্সি প্রস্তুতি প্রযুক্তি

সিলিকন (Si) এপিটাক্সিপ্রস্তুতি প্রযুক্তি

এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি কি?

· একক ক্রিস্টাল উপকরণ একাই বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের ক্রমবর্ধমান উৎপাদনের চাহিদা মেটাতে পারে না। 1959 এর শেষে, একটি পাতলা স্তরএকক স্ফটিকউপাদান বৃদ্ধি প্রযুক্তি - epitaxial বৃদ্ধি উন্নত করা হয়েছিল.

এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ হল উপাদানের একটি স্তর বৃদ্ধি করা যা একটি একক ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে যা কিছু নির্দিষ্ট শর্তে কাটা, গ্রাইন্ডিং এবং পলিশিং দ্বারা সাবধানে প্রক্রিয়া করা হয়েছে। যেহেতু বর্ধিত একক পণ্য স্তরটি সাবস্ট্রেট জালির একটি এক্সটেনশন, তাই বর্ধিত উপাদান স্তরটিকে একটি এপিটাক্সিয়াল স্তর বলা হয়।

এপিটাক্সিয়াল স্তরের বৈশিষ্ট্য দ্বারা শ্রেণীবিভাগ

·সমজাতীয় এপিটাক্সি: দ্যএপিটাক্সিয়াল স্তরসাবস্ট্রেট উপাদানের মতোই, যা উপাদানের সামঞ্জস্য বজায় রাখে এবং উচ্চ-মানের পণ্য গঠন এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য অর্জনে সহায়তা করে।

·ভিন্নধর্মী এপিটাক্সি: দ্যএপিটাক্সিয়াল স্তরসাবস্ট্রেট উপাদান থেকে ভিন্ন। একটি উপযুক্ত সাবস্ট্রেট নির্বাচন করে, বৃদ্ধির শর্তগুলি অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে এবং উপাদানটির প্রয়োগের পরিসর প্রসারিত করা যেতে পারে, তবে জালির অমিল এবং তাপ সম্প্রসারণ পার্থক্য দ্বারা আনা চ্যালেঞ্জগুলি কাটিয়ে উঠতে হবে।

ডিভাইস অবস্থান দ্বারা শ্রেণীবিভাগ

পজিটিভ এপিটাক্সি: স্ফটিক বৃদ্ধির সময় সাবস্ট্রেট উপাদানের উপর একটি এপিটাক্সিয়াল স্তর গঠনকে বোঝায় এবং ডিভাইসটি এপিটাক্সিয়াল স্তরে তৈরি করা হয়।

বিপরীত এপিটাক্সি: ইতিবাচক এপিটাক্সির বিপরীতে, ডিভাইসটি সরাসরি সাবস্ট্রেটে তৈরি করা হয়, যখন এপিটাক্সিয়াল স্তরটি ডিভাইসের কাঠামোতে তৈরি হয়।

প্রয়োগের পার্থক্য: সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে দুটির প্রয়োগ প্রয়োজনীয় উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং ডিভাইস ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে এবং প্রতিটি ভিন্ন প্রক্রিয়া প্রবাহ এবং প্রযুক্তিগত প্রয়োজনীয়তার জন্য উপযুক্ত।

এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি পদ্ধতি দ্বারা শ্রেণীবিভাগ

· ডাইরেক্ট এপিটাক্সি হল উত্তাপ, ইলেকট্রন বোমাবাজি বা বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করে ক্রমবর্ধমান উপাদানের পরমাণুগুলিকে পর্যাপ্ত শক্তি প্রাপ্ত করার জন্য এবং সরাসরি স্থানান্তরিত করে এবং এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি সম্পূর্ণ করতে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে জমা করে, যেমন ভ্যাকুয়াম ডিপোজিশন, স্পুটারিং, পরমানন্দ ইত্যাদি। যাইহোক, এই পদ্ধতির সরঞ্জামের উপর কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। ফিল্মের রেজিসিটিভিটি এবং বেধের পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা দুর্বল, তাই এটি সিলিকন এপিটাক্সিয়াল উৎপাদনে ব্যবহার করা হয়নি।

· পরোক্ষ এপিটাক্সি হল রাসায়নিক বিক্রিয়ার ব্যবহার যা সাবস্ট্রেটের উপরিভাগে এপিটাক্সিয়াল স্তর জমা এবং বৃদ্ধি পায়, যাকে ব্যাপকভাবে রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) বলা হয়। যাইহোক, সিভিডি দ্বারা উত্থিত পাতলা ফিল্ম অগত্যা একটি একক পণ্য নয়। অতএব, কঠোরভাবে বলতে গেলে, শুধুমাত্র সিভিডি যা একটি একক ফিল্ম বৃদ্ধি করে তা হল এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি। এই পদ্ধতিতে সহজ সরঞ্জাম রয়েছে এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের বিভিন্ন পরামিতি নিয়ন্ত্রণ করা সহজ এবং ভাল পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা রয়েছে। বর্তমানে, সিলিকন এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রধানত এই পদ্ধতি ব্যবহার করে।

অন্যান্য বিভাগ

· উপস্তরে এপিটাক্সিয়াল পদার্থের পরমাণু পরিবহনের পদ্ধতি অনুসারে, একে ভ্যাকুয়াম এপিটাক্সি, গ্যাস ফেজ এপিটাক্সি, লিকুইড ফেজ এপিটাক্সি (এলপিই) ইত্যাদিতে ভাগ করা যায়।

ফেজ পরিবর্তন প্রক্রিয়া অনুসারে, এপিটাক্সিকে ভাগ করা যায়গ্যাস ফেজ এপিটাক্সি, তরল ফেজ এপিটাক্সি, এবংকঠিন ফেজ এপিটাক্সি.

এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া দ্বারা সমস্যাগুলি সমাধান করা হয়

· যখন সিলিকন এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ টেকনোলজি শুরু হয়, তখন সিলিকন হাই-ফ্রিকোয়েন্সি এবং হাই-পাওয়ার ট্রানজিস্টর তৈরিতে অসুবিধার সম্মুখীন হতে হয়। ট্রানজিস্টর নীতির দৃষ্টিকোণ থেকে, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ শক্তি পাওয়ার জন্য, সংগ্রাহক ব্রেকডাউন ভোল্টেজ অবশ্যই উচ্চ হতে হবে এবং সিরিজ প্রতিরোধের ছোট হতে হবে, অর্থাৎ, স্যাচুরেশন ভোল্টেজ ড্রপ ছোট হতে হবে। প্রথমটির জন্য সংগ্রাহক এলাকার উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি হওয়া প্রয়োজন, যখন পরবর্তীটির জন্য সংগ্রাহক এলাকার উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতা কম হওয়া প্রয়োজন এবং দুটি পরস্পরবিরোধী। যদি সংগ্রাহক এলাকার উপাদানের পুরুত্বকে পাতলা করে সিরিজ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করা হয়, তবে সিলিকন ওয়েফারটি প্রক্রিয়া করার জন্য খুব পাতলা এবং ভঙ্গুর হবে। যদি উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করা হয় তবে এটি প্রথম প্রয়োজনীয়তার সাথে বিরোধিতা করবে। এপিটাক্সিয়াল প্রযুক্তি সফলভাবে এই অসুবিধা সমাধান করেছে।

সমাধান:

· অত্যন্ত কম প্রতিরোধ ক্ষমতা সহ একটি সাবস্ট্রেটে একটি উচ্চ-প্রতিরোধী এপিটাক্সিয়াল স্তর বাড়ান এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরে ডিভাইসটি তৈরি করুন। উচ্চ-প্রতিরোধী এপিটাক্সিয়াল স্তর নিশ্চিত করে যে টিউবটির একটি উচ্চ ভাঙ্গন ভোল্টেজ রয়েছে, যখন নিম্ন-প্রতিরোধী স্তরটি সাবস্ট্রেটের প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং স্যাচুরেশন ভোল্টেজ ড্রপকে হ্রাস করে, এইভাবে উভয়ের মধ্যে দ্বন্দ্বের সমাধান করে।

এছাড়াও, এপিটাক্সিয়াল প্রযুক্তি যেমন বাষ্প ফেজ এপিটাক্সি, লিকুইড ফেজ এপিটাক্সি, মলিকুলার বিম এপিটাক্সি, এবং 1-ভি ফ্যামিলি, 1-ভি ফ্যামিলির মেটাল জৈব যৌগ বাষ্প ফেজ এপিটাক্সি, এবং অন্যান্য যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর উপাদান যেমন GaAsও ব্যাপকভাবে বিকশিত হয়েছে। এবং বেশিরভাগ মাইক্রোওয়েভ তৈরির জন্য অপরিহার্য প্রক্রিয়া প্রযুক্তি হয়ে উঠেছেঅপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস.

বিশেষ করে, আণবিক মরীচির সফল প্রয়োগ এবংধাতু জৈব বাষ্পঅতি-পাতলা স্তর, সুপারল্যাটিসেস, কোয়ান্টাম ওয়েলস, স্ট্রেনড সুপারল্যাটিসেস এবং পারমাণবিক-স্তরের পাতলা স্তরের এপিটাক্সিতে ফেজ এপিটাক্সি সেমিকন্ডাক্টর গবেষণার একটি নতুন ক্ষেত্র, "ব্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং" এর বিকাশের ভিত্তি স্থাপন করেছে।

এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির বৈশিষ্ট্য

(1) উচ্চ (নিম্ন) প্রতিরোধের এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি নিম্ন (উচ্চ) প্রতিরোধের স্তরগুলিতে এপিটাক্সিয়ালভাবে জন্মাতে পারে।

(2) N(P) এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি P(N) সাবস্ট্রেটগুলিতে সরাসরি PN জংশন গঠন করতে পারে। ডিফিউশনের মাধ্যমে একক সাবস্ট্রেটে পিএন জংশন তৈরি করার সময় কোনো ক্ষতিপূরণের সমস্যা নেই।

(3) মুখোশ প্রযুক্তির সাথে মিলিত, নির্বাচনী এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি মনোনীত এলাকায় বাহিত হতে পারে, বিশেষ কাঠামো সহ সমন্বিত সার্কিট এবং ডিভাইসগুলির উত্পাদনের জন্য শর্ত তৈরি করে।

(4) এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সময় প্রয়োজন অনুসারে ডোপিংয়ের ধরন এবং ঘনত্ব পরিবর্তন করা যেতে পারে। ঘনত্ব পরিবর্তন হঠাৎ বা ধীরে ধীরে হতে পারে।

(5) পরিবর্তনশীল উপাদান সহ ভিন্নধর্মী, বহু-স্তরযুক্ত, বহু-উপাদান যৌগের অতি-পাতলা স্তরগুলি জন্মানো যেতে পারে।

(6) এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি উপাদানের গলনাঙ্কের নিচের তাপমাত্রায় করা যেতে পারে। বৃদ্ধির হার নিয়ন্ত্রণযোগ্য, এবং পারমাণবিক-স্কেল বেধের এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি অর্জন করা যেতে পারে।

এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয়তা

(1) পৃষ্ঠটি সমতল এবং উজ্জ্বল হওয়া উচিত, পৃষ্ঠের ত্রুটি যেমন উজ্জ্বল দাগ, গর্ত, কুয়াশার দাগ এবং স্লিপ লাইন ছাড়াই

(2) ভাল স্ফটিক অখণ্ডতা, কম স্থানচ্যুতি এবং স্ট্যাকিং ফল্ট ঘনত্ব। জন্যসিলিকন এপিটাক্সি, স্থানচ্যুতি ঘনত্ব 1000/cm2 এর কম হওয়া উচিত, স্ট্যাকিং ফল্ট ঘনত্ব 10/cm2 এর কম হওয়া উচিত এবং ক্রোমিক অ্যাসিড এচিং দ্রবণ দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়ার পরে পৃষ্ঠটি উজ্জ্বল থাকা উচিত।

(3) এপিটাক্সিয়াল স্তরের পটভূমির অপরিচ্ছন্নতার ঘনত্ব কম হওয়া উচিত এবং কম ক্ষতিপূরণের প্রয়োজন হওয়া উচিত। কাঁচামালের বিশুদ্ধতা উচ্চ হওয়া উচিত, সিস্টেমটি ভালভাবে সীলমোহর করা উচিত, পরিবেশ পরিষ্কার হওয়া উচিত এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরে বিদেশী অমেধ্যের অন্তর্ভুক্তি এড়াতে অপারেশন কঠোর হওয়া উচিত।

(4) ভিন্নধর্মী এপিটাক্সির জন্য, এপিটাক্সিয়াল স্তর এবং সাবস্ট্রেটের সংমিশ্রণ হঠাৎ পরিবর্তন হওয়া উচিত (ধীরগতির রচনা পরিবর্তনের প্রয়োজন ব্যতীত) এবং এপিটাক্সিয়াল স্তর এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে কম্পোজিশনের পারস্পরিক প্রসারণ কমিয়ে আনা উচিত।

(5) ডোপিং ঘনত্ব কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত এবং সমানভাবে বিতরণ করা উচিত যাতে এপিটাক্সিয়াল স্তরের একটি অভিন্ন প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকে যা প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। এর প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রয়োজনএপিটাক্সিয়াল ওয়েফারএকই চুল্লিতে বিভিন্ন চুল্লিতে উত্থিত হওয়া উচিত সামঞ্জস্যপূর্ণ।

(6) এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব ভাল অভিন্নতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতার সাথে প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা উচিত।

(7) সমাহিত স্তর সহ একটি সাবস্ট্রেটে এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির পরে, সমাহিত স্তরের প্যাটার্নের বিকৃতি খুব ছোট।

(8) এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের ব্যাস যতটা সম্ভব বড় হওয়া উচিত যাতে ডিভাইসের ব্যাপক উৎপাদন সহজতর হয় এবং খরচ কম হয়।

(9) এর তাপীয় স্থিতিশীলতাযৌগিক অর্ধপরিবাহী এপিটাক্সিয়াল স্তরএবং heterojunction epitaxy ভাল.