ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਨੂੰ "ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰ" ਦੀ ਲੋੜ ਕਿਉਂ ਹੁੰਦੀ ਹੈ

"ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ" ਨਾਮ ਦਾ ਮੂਲ

ਵੇਫਰ ਦੀ ਤਿਆਰੀ ਵਿੱਚ ਦੋ ਮੁੱਖ ਪੜਾਅ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੀ ਤਿਆਰੀ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ। ਸਬਸਟਰੇਟ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਬਣਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਯੰਤਰਾਂ ਨੂੰ ਤਿਆਰ ਕਰਨ ਲਈ ਸੰਸਾਧਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਤੋਂ ਵੀ ਗੁਜ਼ਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਇੱਕ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਪ੍ਰੋਸੈਸ ਕੀਤੇ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟ ਉੱਤੇ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪਰਤ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਨਵਾਂ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟ (ਸਮਰੂਪ ਐਪੀਟੈਕਸੀ) ਜਾਂ ਇੱਕ ਵੱਖਰੀ ਸਮੱਗਰੀ (ਹੀਟਰੋਜੀਨਿਅਸ ਐਪੀਟੈਕਸੀ) ਦੇ ਸਮਾਨ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਨਵੀਂ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪਰਤ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਥਿਤੀ ਦੇ ਨਾਲ ਇਕਸਾਰਤਾ ਵਿੱਚ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਨੂੰ ਇੱਕ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਵਾਲੇ ਵੇਫਰ ਨੂੰ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ (ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵੇਫਰ = ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰ + ਸਬਸਟਰੇਟ) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰ 'ਤੇ ਬਣਾਏ ਗਏ ਯੰਤਰਾਂ ਨੂੰ "ਫਾਰਵਰਡ ਐਪੀਟੈਕਸੀ" ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਬਣਾਏ ਗਏ ਯੰਤਰਾਂ ਨੂੰ "ਰਿਵਰਸ ਐਪੀਟੈਕਸੀ" ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਸਿਰਫ਼ ਇੱਕ ਸਪੋਰਟ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੀ ਹੈ।

ਸਮਰੂਪ ਅਤੇ ਵਿਪਰੀਤ ਐਪੀਟੈਕਸੀ

▪ਸਮਰੂਪ ਐਪੀਟੈਕਸੀ:ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਅਤੇ ਸਬਸਟਰੇਟ ਇੱਕੋ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਬਣੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, Si/Si, GaAs/GaAs, GaP/GaP।

▪ਵਿਪਰੀਤ ਐਪੀਟੈਕਸੀ:ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਅਤੇ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਬਣੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, Si/Al₂O₃, GaS/Si, GaAlAs/GaAs, GaN/SiC, ਆਦਿ।

ਪਾਲਿਸ਼ ਵੇਫਰਜ਼

ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਕਿਹੜੀਆਂ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਦੀ ਹੈ?

ਇਕੱਲੇ ਬਲਕ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਮੱਗਰੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸ ਫੈਬਰੀਕੇਸ਼ਨ ਦੀਆਂ ਵਧਦੀਆਂ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਮੰਗਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ ਨਾਕਾਫੀ ਹਨ। ਇਸਲਈ, 1959 ਦੇ ਅਖੀਰ ਵਿੱਚ, ਪਤਲੀ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪਦਾਰਥ ਵਿਕਾਸ ਤਕਨੀਕ ਨੂੰ ਏਪੀਟੈਕਸੀ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਪਰ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਨੇ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਉੱਨਤੀ ਵਿੱਚ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕਿਵੇਂ ਮਦਦ ਕੀਤੀ? ਸਿਲੀਕਾਨ ਲਈ, ਸਿਲੀਕਾਨ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਇੱਕ ਨਾਜ਼ੁਕ ਸਮੇਂ 'ਤੇ ਹੋਇਆ ਜਦੋਂ ਉੱਚ-ਆਵਿਰਤੀ, ਉੱਚ-ਸ਼ਕਤੀ ਵਾਲੇ ਸਿਲੀਕਾਨ ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰਾਂ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਨੂੰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਣ ਮੁਸ਼ਕਲਾਂ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਨਾ ਪਿਆ। ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਤੋਂ, ਉੱਚ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ ਅਤੇ ਸ਼ਕਤੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇਹ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਕਿ ਕੁਲੈਕਟਰ ਖੇਤਰ ਦੀ ਟੁੱਟਣ ਵਾਲੀ ਵੋਲਟੇਜ ਉੱਚੀ ਹੋਵੇ, ਅਤੇ ਲੜੀ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਘੱਟ ਹੋਵੇ, ਭਾਵ ਸੰਤ੍ਰਿਪਤ ਵੋਲਟੇਜ ਛੋਟਾ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਪਹਿਲੇ ਨੂੰ ਕੁਲੈਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕਤਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਬਾਅਦ ਵਾਲੇ ਨੂੰ ਘੱਟ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕਤਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਇੱਕ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਲੜੀਵਾਰ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਕੁਲੈਕਟਰ ਖੇਤਰ ਦੀ ਮੋਟਾਈ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣਾ ਸਿਲੀਕਾਨ ਵੇਫਰ ਨੂੰ ਪ੍ਰੋਸੈਸਿੰਗ ਲਈ ਬਹੁਤ ਪਤਲਾ ਅਤੇ ਨਾਜ਼ੁਕ ਬਣਾ ਦੇਵੇਗਾ, ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕਤਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣਾ ਪਹਿਲੀ ਲੋੜ ਨਾਲ ਟਕਰਾ ਜਾਵੇਗਾ। epitaxial ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੇ ਇਸ ਮੁੱਦੇ ਨੂੰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਹੱਲ ਕੀਤਾ ਹੈ. ਹੱਲ ਇੱਕ ਘੱਟ-ਰੋਧਕਤਾ ਵਾਲੇ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਉੱਚ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣਾ ਸੀ। ਡਿਵਾਈਸ ਨੂੰ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰ 'ਤੇ ਬਣਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਟਰਾਂਜ਼ਿਸਟਰ ਦੀ ਉੱਚ ਟੁੱਟਣ ਵਾਲੀ ਵੋਲਟੇਜ ਨੂੰ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਘੱਟ-ਰੋਧਕ ਸਬਸਟਰੇਟ ਬੇਸ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸੰਤ੍ਰਿਪਤਾ ਵੋਲਟੇਜ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਦੋ ਲੋੜਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਵਿਰੋਧਾਭਾਸ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, III-V ਅਤੇ II-VI ਮਿਸ਼ਰਿਤ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ GaAs, GaN, ਅਤੇ ਹੋਰਾਂ ਲਈ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਵਾਸ਼ਪ ਪੜਾਅ ਅਤੇ ਤਰਲ ਪੜਾਅ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ, ਨੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤਰੱਕੀ ਦੇਖੀ ਹੈ। ਇਹ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਮਾਈਕ੍ਰੋਵੇਵ, ਆਪਟੋਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ, ਅਤੇ ਪਾਵਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਲਈ ਜ਼ਰੂਰੀ ਬਣ ਗਈਆਂ ਹਨ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਮੌਲੀਕਿਊਲਰ ਬੀਮ ਐਪੀਟੈਕਸੀ (MBE) ਅਤੇ ਮੈਟਲ-ਆਰਗੈਨਿਕ ਕੈਮੀਕਲ ਵਾਸ਼ਪ ਡਿਪੋਜ਼ਿਸ਼ਨ (MOCVD) ਵਰਗੀਆਂ ਤਕਨੀਕਾਂ ਨੂੰ ਪਤਲੀ ਪਰਤਾਂ, ਸੁਪਰਲੈਟੀਸ, ਕੁਆਂਟਮ ਖੂਹ, ਸਟ੍ਰੇਨਡ ਸੁਪਰਲੈਟਿਕਸ, ਅਤੇ ਪ੍ਰਮਾਣੂ-ਪੈਮਾਨੇ ਦੀਆਂ ਪਤਲੀਆਂ ਐਪੀਟੈਕਸੀਲ ਪਰਤਾਂ 'ਤੇ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਇੱਕ ਠੋਸ ਨੀਂਹ ਰੱਖਣ ਲਈ। ਨਵੇਂ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਖੇਤਰਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ "ਬੈਂਡ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ" ਦਾ ਵਿਕਾਸ।

ਵਿਹਾਰਕ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ, ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਵਾਈਡ-ਬੈਂਡਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਯੰਤਰ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰਾਂ 'ਤੇ ਬਣਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ (SiC) ਵਰਗੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਨੂੰ ਸਿਰਫ਼ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸਲਈ, ਵਾਈਡ-ਬੈਂਡਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨਾ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਣ ਕਾਰਕ ਹੈ।

ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ: ਸੱਤ ਮੁੱਖ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ

1. ਏਪੀਟੈਕਸੀ ਘੱਟ (ਜਾਂ ਉੱਚ) ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ ਉੱਚ (ਜਾਂ ਘੱਟ) ਪ੍ਰਤੀਰੋਧਕ ਪਰਤ ਨੂੰ ਵਧਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

2. ਐਪੀਟੈਕਸੀ P (ਜਾਂ N) ਕਿਸਮ ਦੇ ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ 'ਤੇ N (ਜਾਂ P) ਕਿਸਮ ਦੀਆਂ ਐਪੀਟੈਕਸੀਲ ਲੇਅਰਾਂ ਦੇ ਵਾਧੇ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੀ ਹੈ, ਸਿੱਧੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹੋਏ ਮੁਆਵਜ਼ੇ ਦੇ ਮੁੱਦਿਆਂ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਜੋ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟ 'ਤੇ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਫੈਲਾਅ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਸਮੇਂ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

3. ਜਦੋਂ ਮਾਸਕ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਨਾਲ ਜੋੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਚੋਣਵੇਂ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਖਾਸ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਖਾਸ ਢਾਂਚੇ ਵਾਲੇ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਸਰਕਟਾਂ ਅਤੇ ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਦੇ ਨਿਰਮਾਣ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।

4. ਏਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ ਡੋਪਿੰਗ ਕਿਸਮਾਂ ਅਤੇ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਦੇ ਨਿਯੰਤਰਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇਕਾਗਰਤਾ ਵਿੱਚ ਅਚਾਨਕ ਜਾਂ ਹੌਲੀ ਹੌਲੀ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਦੀ ਯੋਗਤਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

5. ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਅਲਟਰਾ-ਪਤਲੀਆਂ ਪਰਤਾਂ ਸਮੇਤ ਪਰਿਵਰਤਨਸ਼ੀਲ ਰਚਨਾਵਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਵਿਭਿੰਨ, ਬਹੁ-ਪੱਧਰੀ, ਬਹੁ-ਕੰਪੋਨੈਂਟ ਮਿਸ਼ਰਣਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

6. ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਪਿਘਲਣ ਵਾਲੇ ਬਿੰਦੂ ਤੋਂ ਹੇਠਾਂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਨਿਯੰਤਰਣਯੋਗ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਦੇ ਨਾਲ, ਪਰਤ ਮੋਟਾਈ ਵਿੱਚ ਪਰਮਾਣੂ-ਪੱਧਰ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ।

7. ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀਆਂ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪਰਤਾਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿੱਚ ਖਿੱਚਿਆ ਨਹੀਂ ਜਾ ਸਕਦਾ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ GaN ਅਤੇ ਟੇਰਨਰੀ/ਚੌਟਰਨਰੀ ਕੰਪਾਊਂਡ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ।

ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਲੇਅਰਾਂ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ

ਸੰਖੇਪ ਵਿੱਚ, ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਪਰਤਾਂ ਬਲਕ ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਅਤੇ ਸੰਪੂਰਨ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬਣਤਰ ਦੀ ਪੇਸ਼ਕਸ਼ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਉੱਨਤ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਲਈ ਲਾਭਦਾਇਕ ਹੈ।