ہمیں سلیکون ویفر سبسٹریٹس پر ایپیٹیکسی کرنے کی ضرورت کیوں ہے؟

سیمی کنڈکٹر انڈسٹری چین میں، خاص طور پر تھرڈ جنریشن سیمی کنڈکٹر (وائڈ بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر) انڈسٹری چین میں، سبسٹریٹس اورepitaxialتہوں کی اہمیت کیا ہے؟epitaxialپرت؟ سبسٹریٹ اور سبسٹریٹ میں کیا فرق ہے؟

سبسٹریٹ ہے aویفرسیمی کنڈکٹر سنگل کرسٹل مواد سے بنا۔ سبسٹریٹ براہ راست داخل ہوسکتا ہے۔ویفرمینوفیکچرنگ لنک سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز پیدا کرنے کے لیے، یا اس پر عملدرآمد کیا جا سکتا ہے۔epitaxialایپیٹیکسیل ویفرز تیار کرنے کا عمل۔ سبسٹریٹ کا نچلا حصہ ہے۔ویفر(وفر کو کاٹ کر، آپ ایک کے بعد ایک ڈائی حاصل کر سکتے ہیں، اور پھر اسے افسانوی چپ بننے کے لیے پیک کر سکتے ہیں) (درحقیقت، چپ کے نچلے حصے پر عام طور پر بیک سونے کی پرت چڑھائی جاتی ہے، جسے "گراؤنڈ" کنکشن کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، لیکن یہ پچھلے عمل میں بنایا جاتا ہے)، اور وہ بنیاد جو پوری سپورٹ فنکشن کو لے جاتی ہے (چپ میں فلک بوس عمارت سبسٹریٹ پر بنائی گئی ہے)۔

ایپیٹیکسی سے مراد ایک واحد کرسٹل سبسٹریٹ پر ایک نیا سنگل کرسٹل اگانے کا عمل ہے جسے کاٹنے، پیسنے، پالش کرنے وغیرہ کے ذریعے احتیاط سے پروسیس کیا گیا ہے۔ (homoepitaxial یا heteroepitaxial)۔
چونکہ نئی بننے والی واحد کرسٹل پرت سبسٹریٹ کرسٹل مرحلے کے ساتھ بڑھتی ہے، اس لیے اسے ایپیٹیکسیل تہہ کہا جاتا ہے (عام طور پر کئی مائکرون موٹی ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر سلیکون کو لیں: سلکان ایپیٹیکسیل گروتھ کا مطلب ہے اچھی جالی ساخت کی سالمیت کے ساتھ کرسٹل کی ایک تہہ کو بڑھنا۔ ایک سلکان سنگل کرسٹل سبسٹریٹ پر ایک مخصوص کرسٹل واقفیت اور سبسٹریٹ کے طور پر مختلف مزاحمت اور موٹائی کے ساتھ)، اور اپیٹیکسیل پرت کے ساتھ سبسٹریٹ کو ایپیٹیکسیل ویفر (epitaxial wafer = epitaxial layer + substrate) کہا جاتا ہے۔ ڈیوائس کی تیاری epitaxial پرت پر کی جاتی ہے۔

Epitaxiality کو homoepitaxiality اور heteroepitaxiality میں تقسیم کیا گیا ہے۔ Homoepitaxiality اسی مواد کی ایک epitaxial تہہ کو بڑھانا ہے جس طرح سبسٹریٹ پر سبسٹریٹ ہوتا ہے۔ homoepitaxiality کی کیا اہمیت ہے؟ - مصنوعات کی استحکام اور وشوسنییتا کو بہتر بنائیں۔ اگرچہ homoepitaxiality سبسٹریٹ کے طور پر ایک ہی مواد کی ایک epitaxial تہہ اگانے کے لئے ہے، اگرچہ مواد ایک ہی ہے، یہ مواد کی پاکیزگی اور ویفر سطح کی یکسانیت کو بہتر بنا سکتا ہے۔ مکینیکل پالش کے ذریعے پروسیس کیے گئے پالش ویفرز کے مقابلے میں، ایپیٹیکسیلیٹی کے ذریعے پروسیس کیے جانے والے سبسٹریٹ میں سطح کا چپٹا پن، اعلیٰ صفائی، کم مائیکرو نقائص، اور سطح کی کم نجاستیں ہیں۔ لہذا، مزاحمتی صلاحیت زیادہ یکساں ہے، اور سطحی نقائص جیسے کہ سطحی ذرات، اسٹیکنگ فالٹس، اور نقل مکانی کو کنٹرول کرنا آسان ہے۔ Epitaxy نہ صرف پروڈکٹ کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے بلکہ پروڈکٹ کے استحکام اور وشوسنییتا کو بھی یقینی بناتا ہے۔
سلکان ویفر سبسٹریٹ پر سلیکون ایٹموں کی ایک اور پرت کو اپیٹیکسیل بنانے کے کیا فوائد ہیں؟ CMOS سلکان کے عمل میں، ویفر سبسٹریٹ پر ایپیٹیکسیل گروتھ (EPI، epitaxial) ایک انتہائی اہم عمل مرحلہ ہے۔
1. کرسٹل کے معیار کو بہتر بنائیں
ابتدائی سبسٹریٹ کے نقائص اور نجاست: ویفر سبسٹریٹ میں مینوفیکچرنگ کے عمل کے دوران کچھ نقائص اور نجاستیں ہوسکتی ہیں۔ ایپیٹیکسیل پرت کی نشوونما سبسٹریٹ پر اعلی معیار کی، کم خرابی اور ناپاکی کے ارتکاز والی واحد کرسٹل لائن سلکان پرت پیدا کر سکتی ہے، جو بعد میں ڈیوائس کی تیاری کے لیے بہت اہم ہے۔ یکساں کرسٹل ڈھانچہ: ایپیٹیکسیل نمو زیادہ یکساں کرسٹل ڈھانچہ کو یقینی بنا سکتی ہے، سبسٹریٹ مواد میں اناج کی حدود اور نقائص کے اثر کو کم کر سکتی ہے، اور اس طرح پورے ویفر کے کرسٹل معیار کو بہتر بنا سکتی ہے۔
2. برقی کارکردگی کو بہتر بنائیں
ڈیوائس کی خصوصیات کو بہتر بنائیں: سبسٹریٹ پر ایپیٹیکسیل پرت کو بڑھا کر، ڈوپنگ کے ارتکاز اور سلکان کی قسم کو آلہ کی برقی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ٹھیک ٹھیک کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، epitaxial تہہ کی ڈوپنگ MOSFET کے تھریشولڈ وولٹیج اور دیگر برقی پیرامیٹرز کو درست طریقے سے ایڈجسٹ کر سکتی ہے۔ رساو کرنٹ کو کم کریں: اعلیٰ معیار کی ایپیٹیکسیل تہوں میں خرابی کی کثافت کم ہوتی ہے، جو آلے میں رساو کرنٹ کو کم کرنے میں مدد کرتی ہے، اس طرح ڈیوائس کی کارکردگی اور بھروسے کو بہتر بناتا ہے۔
3. اعلی درجے کی عمل نوڈس کی حمایت کریں
فیچر کا سائز کم کرنا: چھوٹے پروسیس نوڈس (جیسے 7nm، 5nm) میں، ڈیوائس فیچر کا سائز سکڑتا رہتا ہے، جس کے لیے زیادہ بہتر اور اعلیٰ معیار کے مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایپیٹیکسیل گروتھ ٹکنالوجی ان ضروریات کو پورا کرسکتی ہے اور اعلی کارکردگی اور اعلی کثافت مربوط سرکٹ مینوفیکچرنگ کی حمایت کرسکتی ہے۔ بریک ڈاؤن وولٹیج کو بہتر بنائیں: ایپیٹیکسیل پرت کو زیادہ بریک ڈاؤن وولٹیج رکھنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، جو ہائی پاور اور ہائی وولٹیج ڈیوائسز کی تیاری کے لیے اہم ہے۔ مثال کے طور پر، پاور ڈیوائسز میں، ایپیٹیکسیل پرت ڈیوائس کے بریک ڈاؤن وولٹیج کو بڑھا سکتی ہے اور محفوظ آپریٹنگ رینج کو بڑھا سکتی ہے۔
4. عمل کی مطابقت اور کثیر پرت کی ساخت
ملٹی لیئر ڈھانچہ: ایپیٹیکسیل گروتھ ٹکنالوجی ایک سبسٹریٹ پر ملٹی لیئر ڈھانچے کو اگانے کی اجازت دیتی ہے، اور مختلف پرتوں میں مختلف ڈوپنگ ارتکاز اور اقسام ہو سکتی ہیں۔ یہ پیچیدہ CMOS آلات کی تیاری اور تین جہتی انضمام کو حاصل کرنے کے لیے بہت مددگار ہے۔ مطابقت: epitaxial ترقی کا عمل موجودہ CMOS مینوفیکچرنگ کے عمل کے ساتھ انتہائی مطابقت رکھتا ہے اور پروسیس لائنوں کو نمایاں طور پر تبدیل کیے بغیر موجودہ مینوفیکچرنگ کے عمل میں آسانی سے ضم کیا جا سکتا ہے۔