سلیکن ویفر

سیلیکون مواد ایک ٹھوس مواد ہے جس میں کچھ سیمی کنڈکٹر برقی خصوصیات اور جسمانی استحکام ہے، اور بعد میں مربوط سرکٹ مینوفیکچرنگ کے عمل کے لیے سبسٹریٹ سپورٹ فراہم کرتا ہے۔ یہ سلکان پر مبنی مربوط سرکٹس کے لیے کلیدی مواد ہے۔ دنیا میں 95% سے زیادہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز اور 90% سے زیادہ مربوط سرکٹس سلکان ویفرز پر بنائے جاتے ہیں۔

سنگل کرسٹل کی ترقی کے مختلف طریقوں کے مطابق، سلکان سنگل کرسٹل کو دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: Czochralski (CZ) اور فلوٹنگ زون (FZ)۔ سلکان ویفرز کو تقریباً تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: پالش شدہ ویفرز، ایپیٹیکسیل ویفرز، اور سیلیکون آن انسولیٹر (SOI)۔

سلکان پالش کرنے والا ویفر

سلیکون پالش کرنے والا ویفر ایک سے مراد ہے۔سلکان ویفرسطح کو چمکانے سے تشکیل دیا گیا ہے۔ یہ ایک گول ویفر ہے جس کی موٹائی 1 ملی میٹر سے کم ہے جس پر ایک کرسٹل راڈ کو کاٹنے، پیسنے، پالش کرنے، صفائی اور دیگر عمل کے ذریعے عمل کیا جاتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر مربوط سرکٹس اور مجرد آلات میں استعمال ہوتا ہے اور سیمی کنڈکٹر انڈسٹری چین میں ایک اہم مقام رکھتا ہے۔

جب وی گروپ کے عناصر جیسے فاسفورس، اینٹیمونی، آرسینک وغیرہ کو سلکان سنگل کرسٹل میں ڈوپ کیا جائے گا، تو N-قسم کے موصل مواد بنیں گے۔ جب III گروپ کے عناصر جیسے بوران کو سلیکون میں ڈوپ کیا جاتا ہے، تو P-قسم کے موصل مواد بنیں گے۔ سلیکون سنگل کرسٹل کی مزاحمتی صلاحیت کا تعین ڈوپنگ عناصر کی مقدار سے ہوتا ہے۔ ڈوپنگ کی مقدار جتنی زیادہ ہوگی، مزاحمتی صلاحیت اتنی ہی کم ہوگی۔ ہلکے ڈوپڈ سلیکون پالشنگ ویفرز عام طور پر 0.1W·cm سے زیادہ کی مزاحمتی صلاحیت کے ساتھ سلکان پالش کرنے والے ویفرز کو کہتے ہیں، جو بڑے پیمانے پر انٹیگریٹڈ سرکٹس اور میموری کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں۔ بھاری ڈوپڈ سلیکون پالشنگ ویفرز عام طور پر 0.1W·cm سے کم مزاحمتی صلاحیت کے ساتھ سلکان پالش کرنے والے ویفرز کو کہتے ہیں، جو عام طور پر ایپیٹیکسیل سلکان ویفرز کے لیے سبسٹریٹ میٹریل کے طور پر استعمال ہوتے ہیں اور سیمی کنڈکٹر پاور ڈیوائسز کی تیاری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

سلکان پالش کرنے والے ویفرزجو کی سطح پر ایک صاف علاقہ بناتا ہے۔سلکان ویفرزاینیلنگ ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد سلکان اینیلنگ ویفرز کہلاتے ہیں۔ عام طور پر استعمال ہونے والے ہائیڈروجن اینیلنگ ویفرز اور آرگن اینیلنگ ویفرز ہیں۔ 300 ملی میٹر سلیکون ویفرز اور کچھ 200 ملی میٹر کے سیلیکون ویفرز کے ساتھ زیادہ ضروریات کے لیے دو طرفہ پالش کرنے کے عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، بیرونی گیٹرنگ ٹیکنالوجی جو سلیکون ویفر کے پچھلے حصے سے حاصل کرنے والے مرکز کو متعارف کراتی ہے اس کا اطلاق مشکل ہے۔ اندرونی گیٹرنگ کا عمل جو اینیلنگ کے عمل کو اندرونی گیٹرنگ سینٹر بنانے کے لیے استعمال کرتا ہے بڑے سائز کے سلیکون ویفرز کے لیے مرکزی دھارے میں حاصل کرنے کا عمل بن گیا ہے۔ عام پالش ویفرز کے مقابلے میں، اینیلڈ ویفرز ڈیوائس کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں اور پیداوار میں اضافہ کر سکتے ہیں، اور ڈیجیٹل اور اینالاگ انٹیگریٹڈ سرکٹس اور میموری چپس کی تیاری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

زون پگھلنے والے سنگل کرسٹل کی نمو کا بنیادی اصول پولی کرسٹل لائن سلیکن راڈ اور نیچے اگائے جانے والے سنگل کرسٹل کے درمیان پگھلے ہوئے زون کو معطل کرنے کے لیے پگھلنے کی سطح کے تناؤ پر انحصار کرنا ہے، اور پگھلے ہوئے زون کو اوپر کی طرف لے کر سلیکون سنگل کرسٹل کو پاک کرنا اور بڑھنا ہے۔ زون پگھلنے والے سلکان سنگل کرسٹل کروسیبلز سے آلودہ نہیں ہوتے ہیں اور ان کی پاکیزگی زیادہ ہوتی ہے۔ یہ این قسم کے سلیکون سنگل کرسٹل (بشمول نیوٹران ٹرانسمیوٹیشن ڈوپڈ سنگل کرسٹل) کی تیاری کے لیے موزوں ہیں جن میں 200Ω· سینٹی میٹر سے زیادہ مزاحمتی اور اعلی مزاحمتی P-قسم کے سلیکون سنگل کرسٹل ہیں۔ زون پگھلنے والے سلکان سنگل کرسٹل بنیادی طور پر ہائی وولٹیج اور ہائی پاور ڈیوائسز کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں۔

سلکان ایپیٹیکسیل ویفر

سلکان ایپیٹیکسیل ویفراس مواد سے مراد ہے جس پر سلکان سنگل کرسٹل پتلی فلم کی ایک یا زیادہ تہوں کو سبسٹریٹ پر بخارات کے مرحلے کے اپیٹیکسیل جمع کے ذریعہ اگایا جاتا ہے، اور بنیادی طور پر مختلف مربوط سرکٹس اور مجرد آلات کی تیاری کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

اعلی درجے کے CMOS انٹیگریٹڈ سرکٹ کے عمل میں، گیٹ آکسائیڈ پرت کی سالمیت کو بہتر بنانے، چینل میں رساو کو بہتر بنانے، اور مربوط سرکٹس کی وشوسنییتا کو بڑھانے کے لیے، سلکان ایپیٹیکسیل ویفرز اکثر استعمال کیے جاتے ہیں، یعنی سلکان پتلی فلم کی ایک تہہ ہوتی ہے۔ یکساں طور پر ایک ہلکے ڈوپڈ سلیکون پالش ویفر پر اگایا جاتا ہے، جو اعلی آکسیجن مواد کی کوتاہیوں اور عام سلیکون پالش ویفرز کی سطح پر بہت سے نقائص سے بچ سکتا ہے۔ جبکہ پاور انٹیگریٹڈ سرکٹس اور مجرد آلات کے لیے استعمال ہونے والے سلیکون ایپیٹیکسیل ویفرز کے لیے، ہائی ریسسٹیویٹی ایپیٹیکسیل پرت کی ایک تہہ عام طور پر کم مزاحمتی سلکان سبسٹریٹ (بھاری ڈوپڈ سلکان پالش ویفر) پر اگائی جاتی ہے۔ ہائی پاور اور ہائی وولٹیج ایپلی کیشن کے ماحول میں، سلیکون سبسٹریٹ کی کم مزاحمت آن مزاحمت کو کم کر سکتی ہے، اور ہائی ریزسٹیویٹی ایپیٹیکسیل پرت ڈیوائس کے بریک ڈاؤن وولٹیج کو بڑھا سکتی ہے۔

SOI سلکان ویفر

SOI (سلیکون آن انسولیٹر)ایک موصل پرت پر سلکان ہے. یہ ایک "سینڈویچ" ڈھانچہ ہے جس میں اوپر کی سلکان پرت (ٹاپ سیلیکون)، ایک درمیانی سلکان ڈائی آکسائیڈ بیریڈ لیئر (BOX) اور نیچے سلکان سبسٹریٹ سپورٹ (ہینڈل) ہے۔ انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ کے لیے ایک نئے سبسٹریٹ میٹریل کے طور پر، SOI کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ یہ آکسائیڈ کی تہہ کے ذریعے اعلیٰ برقی موصلیت حاصل کر سکتا ہے، جو مؤثر طریقے سے سلیکون ویفرز کے پرجیوی کیپیسیٹینس اور رساو کو کم کرے گا، جو کہ اعلی درجے کی پیداوار کے لیے موزوں ہے۔ رفتار، کم طاقت، اعلی انضمام اور اعلی قابل اعتماد انتہائی بڑے پیمانے پر مربوط سرکٹس، اور بڑے پیمانے پر ہائی وولٹیج پاور ڈیوائسز، آپٹیکل غیر فعال آلات، MEMS اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتے ہیں۔ اس وقت، SOI مواد کی تیاری کی ٹیکنالوجی میں بنیادی طور پر بانڈنگ ٹیکنالوجی (BESOI)، سمارٹ سٹرپنگ ٹیکنالوجی (Smart-Cut)، آکسیجن آئن امپلانٹیشن ٹیکنالوجی (SIMOX)، آکسیجن انجیکشن بانڈنگ ٹیکنالوجی (Simbond) وغیرہ شامل ہیں۔ سب سے مرکزی دھارے کی ٹیکنالوجی سمارٹ ہے۔ اتارنے کی ٹیکنالوجی.

SOI سلکان ویفرزمزید پتلی فلم SOI سلکان ویفرز اور موٹی فلم SOI سلکان ویفرز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ پتلی فلم کے اوپری سلکان کی موٹائیSOI سلکان ویفرز1um سے کم ہے۔ اس وقت، پتلی فلم SOI سلکان ویفر مارکیٹ کا 95% 200mm اور 300mm سائز میں مرکوز ہے، اور اس کی مارکیٹ کی قوت بنیادی طور پر تیز رفتار، کم طاقت والی مصنوعات، خاص طور پر مائکرو پروسیسر ایپلی کیشنز سے آتی ہے۔ مثال کے طور پر، 28nm سے نیچے کے اعلی درجے کے عمل میں، مکمل طور پر ختم شدہ سلکان آن انسولیٹر (FD-SOI) میں کم بجلی کی کھپت، تابکاری سے تحفظ، اور اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت کے واضح کارکردگی کے فوائد ہیں۔ ایک ہی وقت میں، SOI حل کا استعمال مینوفیکچرنگ کے عمل کو بہت کم کر سکتا ہے۔ موٹی فلم SOI سلکان ویفرز کی اوپری سلکان کی موٹائی 1um سے زیادہ ہے، اور دفن شدہ پرت کی موٹائی 0.5-4um ہے۔ یہ بنیادی طور پر پاور ڈیوائسز اور MEMS شعبوں میں استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر صنعتی کنٹرول، آٹوموٹو الیکٹرانکس، وائرلیس کمیونیکیشن وغیرہ میں، اور عام طور پر 150mm اور 200mm قطر کی مصنوعات استعمال کرتا ہے۔