سبسٹریٹ اور ایپیٹیکسی

ویفر کی تیاری کے عمل میں، دو بنیادی روابط ہیں: ایک سبسٹریٹ کی تیاری، اور دوسرا ایپیٹیکسیل عمل کا نفاذ۔ سبسٹریٹ، ایک ویفر جو احتیاط سے سیمی کنڈکٹر سنگل کرسٹل مواد سے بنا ہے، کو سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز تیار کرنے کے لیے بنیاد کے طور پر ویفر مینوفیکچرنگ کے عمل میں براہ راست ڈالا جا سکتا ہے، یا ایپیٹیکسیل عمل کے ذریعے کارکردگی کو مزید بڑھایا جا سکتا ہے۔

تو، کیا ہےepitaxy? مختصراً، epitaxy ایک واحد کرسٹل سبسٹریٹ پر سنگل کرسٹل کی ایک نئی پرت کو اگانا ہے جس پر باریک عمل کیا گیا ہو (کاٹنا، پیسنا، پالش کرنا، وغیرہ)۔ یہ نیا سنگل کرسٹل اور سبسٹریٹ ایک ہی مواد یا مختلف مواد سے بنایا جا سکتا ہے، تاکہ ضرورت کے مطابق یکساں یا متفاوت ایپیٹیکسی حاصل کی جا سکے۔ چونکہ نئی اگنے والی واحد کرسٹل پرت سبسٹریٹ کے کرسٹل مرحلے کے مطابق پھیلے گی، اس لیے اسے ایپیٹیکسیل پرت کہا جاتا ہے۔ اس کی موٹائی عام طور پر صرف چند مائکرون ہوتی ہے۔ سلیکون کو ایک مثال کے طور پر لیتے ہوئے، سلکان ایپیٹیکسیل گروتھ کا مطلب سلکان سنگل کرسٹل پرت کی ایک پرت کو اسی کرسٹل واقفیت کے ساتھ بڑھانا ہے جس میں سبسٹریٹ، قابل کنٹرول مزاحمت اور موٹائی، اور ایک مخصوص کرسٹل واقفیت کے ساتھ سلکان سنگل کرسٹل سبسٹریٹ پر کامل جالی ساخت۔ جب epitaxial تہہ سبسٹریٹ پر بڑھتی ہے، تو پورے کو epitaxial wafer کہا جاتا ہے۔

روایتی سلیکون سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے، سیلیکون ویفرز پر براہ راست ہائی فریکوئنسی اور ہائی پاور ڈیوائسز بنانے میں کچھ تکنیکی مشکلات کا سامنا کرنا پڑے گا، جیسے کہ ہائی بریک ڈاؤن وولٹیج، چھوٹی سیریز کی مزاحمت اور کلکٹر کے علاقے میں چھوٹے سیچوریشن وولٹیج ڈراپ کو حاصل کرنا مشکل ہے۔ epitaxial ٹیکنالوجی کا تعارف ان مسائل کو چالاکی سے حل کرتا ہے۔ اس کا حل یہ ہے کہ کم مزاحمتی سیلیکون سبسٹریٹ پر ایک اعلی مزاحمتی ایپیٹیکسیل پرت کو بڑھایا جائے، اور پھر اعلی مزاحمتی ایپیٹیکسیل پرت پر آلات بنائیں۔ اس طرح، ہائی ریزسٹیویٹی ایپیٹیکسیل پرت ڈیوائس کے لیے ہائی بریک ڈاؤن وولٹیج فراہم کرتی ہے، جب کہ کم مزاحمتی سبسٹریٹ سبسٹریٹ کی مزاحمت کو کم کرتا ہے، اس طرح سنترپتی وولٹیج ڈراپ کو کم کرتا ہے، اس طرح ہائی بریک ڈاؤن وولٹیج اور کم مزاحمت کے درمیان توازن حاصل ہوتا ہے۔ اور کم وولٹیج ڈراپ.

اس کے علاوہ،epitaxialویپر فیز ایپیٹیکسی اور III-V، II-VI کے مائع فیز ایپیٹیکسی اور دیگر مالیکیولر کمپاؤنڈ سیمی کنڈکٹر مواد جیسے GaAs جیسی ٹیکنالوجیز بھی بہت زیادہ تیار کی گئی ہیں اور زیادہ تر مائیکرو ویو ڈیوائسز، آپٹو الیکٹرانک ڈیوائسز، پاور کی تیاری کے لیے ناگزیر پروسیس ٹیکنالوجیز بن چکی ہیں۔ آلات، وغیرہ، خاص طور پر پتلی تہوں میں مالیکیولر بیم اور میٹل آرگینک ویپر فیز ایپیٹیکسی کا کامیاب استعمال، سپرلاٹیسس، کوانٹم ویلز، سٹرینڈ سپر لیٹیسس، اور ایٹمک پتلی پرت ایپیٹیکسی، جس نے "بینڈ انجینئرنگ" کی ترقی کے لیے ایک مضبوط بنیاد رکھی ہے۔ سیمی کنڈکٹر ریسرچ کا ایک نیا شعبہ۔

جہاں تک تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کا تعلق ہے، اس طرح کے سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز تقریباً سبھی ایپیٹیکسیل پرت پر بنائے جاتے ہیں، اورسلکان کاربائڈ ویفربذات خود صرف سبسٹریٹ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ پیرامیٹرز جیسے SiC کی موٹائی اور بیک گراؤنڈ کیریئر ارتکازepitaxialمواد براہ راست SiC آلات کی مختلف برقی خصوصیات کا تعین کرتا ہے۔ ہائی وولٹیج ایپلی کیشنز کے لیے سلکان کاربائیڈ ڈیوائسز پیرامیٹرز کے لیے نئی تقاضے پیش کرتی ہیں جیسے کہ موٹائی اور بیک گراؤنڈ کیرئیر ارتکاز epitaxial میٹریل۔ لہذا، سلکان کاربائیڈ ایپیٹیکسیل ٹیکنالوجی سلکان کاربائیڈ آلات کی کارکردگی کو مکمل طور پر بڑھانے میں فیصلہ کن کردار ادا کرتی ہے۔ تقریباً تمام SiC پاور ڈیوائسز اعلیٰ معیار کی بنیاد پر تیار کی جاتی ہیں۔SiC ایپیٹیکسیل ویفرز، اور epitaxial تہوں کی پیداوار وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کا ایک اہم حصہ ہے۔