సిలికాన్ వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై మనం ఎపిటాక్సీ ఎందుకు చేయాలి?

సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ గొలుసులో, ముఖ్యంగా మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ (వైడ్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్) పరిశ్రమ గొలుసులో, సబ్‌స్ట్రేట్‌లు మరియుఎపిటాక్సియల్పొరలు. యొక్క ప్రాముఖ్యత ఏమిటిఎపిటాక్సియల్పొర? సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య తేడా ఏమిటి?

సబ్‌స్ట్రేట్ అనేది aపొరసెమీకండక్టర్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పదార్థాలతో తయారు చేయబడింది. ఉపరితలం నేరుగా ప్రవేశించవచ్చుపొరసెమీకండక్టర్ పరికరాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి తయారీ లింక్, లేదా దీనిని ప్రాసెస్ చేయవచ్చుఎపిటాక్సియల్ఎపిటాక్సియల్ పొరలను ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియ. సబ్‌స్ట్రేట్ దిగువన ఉందిపొర(పొరను కత్తిరించండి, మీరు ఒకదాని తర్వాత మరొకటి డైని పొందవచ్చు, ఆపై దానిని పురాణ చిప్‌గా మార్చవచ్చు) (వాస్తవానికి, చిప్ దిగువన సాధారణంగా వెనుక బంగారు పొరతో పూత పూయబడి ఉంటుంది, దీనిని "గ్రౌండ్" కనెక్షన్‌గా ఉపయోగిస్తారు, కానీ ఇది వెనుక ప్రక్రియలో తయారు చేయబడింది), మరియు మొత్తం మద్దతు ఫంక్షన్‌ను కలిగి ఉన్న బేస్ (చిప్‌లోని ఆకాశహర్మ్యం ఉపరితలంపై నిర్మించబడింది).

ఎపిటాక్సీ అనేది ఒకే క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై కొత్త సింగిల్ క్రిస్టల్‌ను పెంచే ప్రక్రియను సూచిస్తుంది, ఇది కత్తిరించడం, గ్రౌండింగ్ చేయడం, పాలిష్ చేయడం మొదలైన వాటి ద్వారా జాగ్రత్తగా ప్రాసెస్ చేయబడింది. కొత్త సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌తో సమానమైన పదార్థం కావచ్చు లేదా అది వేరే పదార్థం కావచ్చు. (హోమోపిటాక్సియల్ లేదా హెటెరోపిటాక్సియల్).
కొత్తగా ఏర్పడిన సింగిల్ క్రిస్టల్ పొర సబ్‌స్ట్రేట్ క్రిస్టల్ ఫేజ్‌లో పెరుగుతుంది కాబట్టి, దానిని ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ అంటారు (సాధారణంగా అనేక మైక్రాన్ల మందంగా ఉంటుంది. సిలికాన్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకోండి: సిలికాన్ ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ యొక్క అర్థం మంచి లాటిస్ స్ట్రక్చర్ సమగ్రతతో క్రిస్టల్ పొరను పెంచడం. సిలికాన్ సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై నిర్దిష్ట క్రిస్టల్ ఓరియంటేషన్ మరియు విభిన్న రెసిస్టివిటీ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్‌గా మందం ఉంటుంది), మరియు ఎపిటాక్సియల్ పొరతో ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఎపిటాక్సియల్ పొర అంటారు (ఎపిటాక్సియల్ వేఫర్ = ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ + సబ్‌స్ట్రేట్). పరికర తయారీ ఎపిటాక్సియల్ పొరపై నిర్వహించబడుతుంది.

ఎపిటాక్సియాలిటీని హోమోపిటాక్సియాలిటీ మరియు హెటెరోపిటాక్సియాలిటీగా విభజించారు. హోమోపిటాక్సియాలిటీ అనేది సబ్‌స్ట్రేట్‌పై సబ్‌స్ట్రేట్ వలె అదే పదార్థం యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొరను పెంచడం. హోమోపిటాక్సియాలిటీ యొక్క ప్రాముఖ్యత ఏమిటి? - ఉత్పత్తి స్థిరత్వం మరియు విశ్వసనీయతను మెరుగుపరచండి. హోమోపిటాక్సియాలిటీ అనేది సబ్‌స్ట్రేట్ వలె అదే పదార్థం యొక్క ఎపిటాక్సియల్ పొరను పెంచడం అయినప్పటికీ, పదార్థం ఒకేలా ఉన్నప్పటికీ, ఇది పొర ఉపరితలం యొక్క పదార్థ స్వచ్ఛత మరియు ఏకరూపతను మెరుగుపరుస్తుంది. మెకానికల్ పాలిషింగ్ ద్వారా ప్రాసెస్ చేయబడిన పాలిష్ చేసిన పొరలతో పోలిస్తే, ఎపిటాక్సియాలిటీ ద్వారా ప్రాసెస్ చేయబడిన సబ్‌స్ట్రేట్ అధిక ఉపరితల ఫ్లాట్‌నెస్, అధిక శుభ్రత, తక్కువ సూక్ష్మ లోపాలు మరియు తక్కువ ఉపరితల మలినాలను కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, రెసిస్టివిటీ మరింత ఏకరీతిగా ఉంటుంది మరియు ఉపరితల కణాలు, స్టాకింగ్ లోపాలు మరియు తొలగుట వంటి ఉపరితల లోపాలను నియంత్రించడం సులభం. ఎపిటాక్సీ ఉత్పత్తి పనితీరును మెరుగుపరచడమే కాకుండా, ఉత్పత్తి స్థిరత్వం మరియు విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తుంది.
సిలికాన్ వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై సిలికాన్ అణువుల యొక్క మరొక పొరను ఎపిటాక్సియల్‌గా చేయడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు ఏమిటి? CMOS సిలికాన్ ప్రక్రియలో, పొర ఉపరితలంపై ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ (EPI, ఎపిటాక్సియల్) అనేది చాలా క్లిష్టమైన ప్రక్రియ దశ.
1. క్రిస్టల్ నాణ్యతను మెరుగుపరచండి
ప్రారంభ ఉపరితల లోపాలు మరియు మలినాలను: పొర ఉపరితలం తయారీ ప్రక్రియలో కొన్ని లోపాలు మరియు మలినాలను కలిగి ఉండవచ్చు. ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క పెరుగుదల సబ్‌స్ట్రేట్‌పై అధిక-నాణ్యత, తక్కువ-లోపం మరియు అశుద్ధ-ఏకాగ్రత సింగిల్-స్ఫటికాకార సిలికాన్ పొరను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది తదుపరి పరికర తయారీకి చాలా ముఖ్యమైనది. ఏకరీతి క్రిస్టల్ నిర్మాణం: ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల మరింత ఏకరీతి క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని నిర్ధారిస్తుంది, ధాన్యం సరిహద్దులు మరియు ఉపరితల పదార్థంలో లోపాల ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు తద్వారా మొత్తం పొర యొక్క క్రిస్టల్ నాణ్యతను మెరుగుపరుస్తుంది.
2. విద్యుత్ పనితీరును మెరుగుపరచండి
పరికర లక్షణాలను ఆప్టిమైజ్ చేయండి: సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఎపిటాక్సియల్ పొరను పెంచడం ద్వారా, పరికరం యొక్క విద్యుత్ పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి డోపింగ్ ఏకాగ్రత మరియు సిలికాన్ రకాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ యొక్క డోపింగ్ థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్ మరియు MOSFET యొక్క ఇతర విద్యుత్ పారామితులను ఖచ్చితంగా సర్దుబాటు చేస్తుంది. లీకేజ్ కరెంట్‌ను తగ్గించండి: అధిక-నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ లేయర్‌లు తక్కువ లోపం సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి, ఇది పరికరంలో లీకేజ్ కరెంట్‌ను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది, తద్వారా పరికరం యొక్క పనితీరు మరియు విశ్వసనీయతను మెరుగుపరుస్తుంది.
3. అధునాతన ప్రక్రియ నోడ్‌లకు మద్దతు ఇవ్వండి
ఫీచర్ పరిమాణాన్ని తగ్గించడం: చిన్న ప్రాసెస్ నోడ్‌లలో (7nm, 5nm వంటివి), పరికర ఫీచర్ పరిమాణం తగ్గుతూనే ఉంటుంది, దీనికి మరింత శుద్ధి చేయబడిన మరియు అధిక-నాణ్యత పదార్థాలు అవసరం. ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ ఈ అవసరాలను తీర్చగలదు మరియు అధిక-పనితీరు మరియు అధిక సాంద్రత కలిగిన ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ తయారీకి మద్దతు ఇస్తుంది. బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్‌ని మెరుగుపరచండి: ఎపిటాక్సియల్ పొరను అధిక బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ ఉండేలా రూపొందించవచ్చు, ఇది అధిక-శక్తి మరియు అధిక-వోల్టేజ్ పరికరాల తయారీకి కీలకం. ఉదాహరణకు, పవర్ పరికరాలలో, ఎపిటాక్సియల్ లేయర్ పరికరం యొక్క బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్‌ని పెంచుతుంది మరియు సురక్షితమైన ఆపరేటింగ్ పరిధిని పెంచుతుంది.
4. ప్రాసెస్ అనుకూలత మరియు బహుళ-పొర నిర్మాణం
బహుళ-పొర నిర్మాణం: ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీ బహుళ-పొర నిర్మాణాలను ఒక ఉపరితలంపై పెంచడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు వివిధ పొరలు వేర్వేరు డోపింగ్ సాంద్రతలు మరియు రకాలను కలిగి ఉంటాయి. సంక్లిష్ట CMOS పరికరాలను తయారు చేయడానికి మరియు త్రిమితీయ ఏకీకరణను సాధించడానికి ఇది చాలా సహాయకారిగా ఉంటుంది. అనుకూలత: ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్ ప్రాసెస్ ఇప్పటికే ఉన్న CMOS తయారీ ప్రక్రియలతో చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు ప్రాసెస్ లైన్‌లను గణనీయంగా సవరించకుండా ఇప్పటికే ఉన్న తయారీ ప్రక్రియల్లో సులభంగా విలీనం చేయవచ్చు.