সিলিকন এপিট্যাক্সির বৈশিষ্ট্য

সিলিকন এপিট্যাক্সিআধুনিক অর্ধপরিবাহী উত্পাদন একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রাথমিক প্রক্রিয়া। এটি নির্দিষ্ট স্ফটিক কাঠামো, বেধ, ডোপিং ঘনত্বের সাথে একক-স্ফটিক সিলিকন পাতলা ছায়াছবির এক বা একাধিক স্তর বাড়ানোর প্রক্রিয়াটিকে বোঝায় এবং একটি সুনির্দিষ্টভাবে পালিশযুক্ত একক-স্ফটিক সিলিকন সাবস্ট্রেটের উপর টাইপ করে। এই উত্থিত ফিল্মটিকে একটি এপিট্যাক্সিয়াল স্তর (এপিট্যাক্সিয়াল স্তর বা এপি স্তর) বলা হয় এবং এপিট্যাক্সিয়াল স্তরযুক্ত একটি সিলিকন ওয়েফারকে এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন ওয়েফার বলা হয়। এর মূল বৈশিষ্ট্যটি হ'ল সদ্য উত্থিত এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন স্তরটি স্ফটিকলোগ্রাফিতে সাবস্ট্রেট জাল কাঠামোর একটি ধারাবাহিকতা, যা একটি নিখুঁত একক স্ফটিক কাঠামো গঠন করে সাবস্ট্রেটের মতো একই স্ফটিক ওরিয়েন্টেশন বজায় রাখে। এটি এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটিকে সাবস্ট্রেটের চেয়ে পৃথকভাবে ডিজাইন করা বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি রাখতে দেয় যা উচ্চ-পারফরম্যান্স সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি তৈরির জন্য একটি ভিত্তি সরবরাহ করে।

সিলিকন এপিট্যাক্সির জন্য ভার্চিয়াল এপিট্যাক্সিয়াল সংবেদনশীল

Ⅰ। সিলিকন এপিট্যাক্সি কী?

1) সংজ্ঞা: সিলিকন এপিট্যাক্সি এমন একটি প্রযুক্তি যা রাসায়নিক বা শারীরিক পদ্ধতি দ্বারা একক স্ফটিক সিলিকন সাবস্ট্রেটে সিলিকন পরমাণু জমা করে এবং একটি নতুন একক-স্ফটিক সিলিকন পাতলা ফিল্ম বাড়ানোর জন্য সাবস্ট্রেট জাল কাঠামো অনুসারে তাদের ব্যবস্থা করে।

2） জাল ম্যাচিং: মূল বৈশিষ্ট্যটি হ'ল এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির সুশৃঙ্খল। জমা হওয়া সিলিকন পরমাণুগুলি এলোমেলোভাবে স্ট্যাক করা হয় না, তবে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠের পরমাণু দ্বারা সরবরাহিত "টেমপ্লেট" এর দিকনির্দেশের অধীনে সাবস্ট্রেটের স্ফটিক ওরিয়েন্টেশন অনুসারে সাজানো হয়, পারমাণবিক-স্তরের নির্ভুল প্রতিলিপি অর্জন করে। এটি নিশ্চিত করে যে এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটি পলিক্রিস্টালাইন বা নিরাকার নয় বরং একটি উচ্চমানের একক স্ফটিক।

3） নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা: সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রক্রিয়াটি বৃদ্ধির স্তর (ন্যানোমিটার থেকে মাইক্রোমিটারগুলিতে), ডোপিং টাইপ (এন-টাইপ বা পি-টাইপ) এবং ডোপিং ঘনত্বের বেধের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়। এটি বিভিন্ন বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত অঞ্চলগুলিকে একই সিলিকন ওয়েফারে গঠনের অনুমতি দেয় যা জটিল সংহত সার্কিটগুলি উত্পাদন করার মূল চাবিকাঠি।

4） ইন্টারফেস বৈশিষ্ট্য: এপিট্যাক্সিয়াল স্তর এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে একটি ইন্টারফেস গঠিত হয়। আদর্শভাবে, এই ইন্টারফেসটি পারমাণবিকভাবে সমতল এবং দূষণমুক্ত। যাইহোক, ইন্টারফেসের গুণমানটি এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটির কার্য সম্পাদনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ এবং কোনও ত্রুটি বা দূষণ ডিভাইসের চূড়ান্ত কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করতে পারে।

Ⅱ। সিলিকন এপিট্যাক্সির নীতি

সিলিকনের এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি মূলত সিলিকন পরমাণুর জন্য সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে স্থানান্তরিত করার জন্য এবং সংমিশ্রণের জন্য সর্বনিম্ন শক্তি জালির অবস্থান খুঁজে পাওয়ার জন্য সঠিক শক্তি এবং পরিবেশ সরবরাহের উপর নির্ভর করে। বর্তমানে সর্বাধিক ব্যবহৃত প্রযুক্তি হ'ল রাসায়নিক বাষ্প ডিপোজিশন (সিভিডি)।

রাসায়নিক বাষ্প ডিপোজিশন (সিভিডি): সিলিকন এপিট্যাক্সি অর্জনের জন্য এটি মূলধারার পদ্ধতি। এর মূল নীতিগুলি হ'ল:

● পূর্ববর্তী পরিবহন: সিলিকন উপাদান (পূর্ববর্তী) সমন্বিত গ্যাস, যেমন সিলেন (সিআইএইচ 4), ডাইক্লোরোসিলেন (সিআইএইচ 2 সিএল 2) বা ট্রাইক্লোরোসিলেন (সিআইএইচসিএল 3), এবং ডোপান্ট গ্যাস (যেমন এন-টাইপ ডোপিং এর জন্য ফসফাইন পিএইচ 3 এবং পি-টাইপ ডোপিংয়ের জন্য ডাইবোরেন বি 2 এইচ 6) পি-টাইপ ডোপিংয়ের জন্য মিশ্রিত হয়)।

● পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়া: উচ্চ তাপমাত্রায় (সাধারণত 900 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড এবং 1200 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের মধ্যে), এই গ্যাসগুলি উত্তপ্ত সিলিকন সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠের রাসায়নিক পচন বা প্রতিক্রিয়া সহ্য করে। উদাহরণস্বরূপ, সিআইএইচ 4 → সি (সলিড)+2 এইচ 2 (গ্যাস)।

● পৃষ্ঠ স্থানান্তর এবং নিউক্লিয়েশন: পচন দ্বারা উত্পাদিত সিলিকন পরমাণুগুলি সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে সংশ্লেষিত হয় এবং পৃষ্ঠের উপরে স্থানান্তরিত হয়, অবশেষে একত্রিত করার জন্য ডান জাল সাইটটি সন্ধান করে এবং একটি নতুন একক গঠন শুরু করেস্ফটিক স্তর। এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ সিলিকনের গুণমান মূলত এই পদক্ষেপের নিয়ন্ত্রণের উপর নির্ভর করে।

● স্তরযুক্ত বৃদ্ধি: সদ্য জমা হওয়া পারমাণবিক স্তরটি অবিচ্ছিন্নভাবে সাবস্ট্রেটের জাল কাঠামোর পুনরাবৃত্তি করে, স্তর দ্বারা স্তর বৃদ্ধি করে এবং একটি নির্দিষ্ট বেধের সাথে একটি এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন স্তর গঠন করে।

মূল প্রক্রিয়া পরামিতি: সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রক্রিয়াটির গুণমান কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয় এবং মূল পরামিতিগুলির মধ্যে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

● তাপমাত্রা: প্রতিক্রিয়া হার, পৃষ্ঠের গতিশীলতা এবং ত্রুটি গঠনকে প্রভাবিত করে।

● চাপ: গ্যাস পরিবহন এবং প্রতিক্রিয়া পথকে প্রভাবিত করে।

● গ্যাস প্রবাহ এবং অনুপাত: বৃদ্ধির হার এবং ডোপিং ঘনত্ব নির্ধারণ করে।

● সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠ পরিষ্কার -পরিচ্ছন্নতা: যে কোনও দূষক ত্রুটির উত্স হতে পারে।

● অন্যান্য প্রযুক্তি: যদিও সিভিডি মূলধারার, যদিও মলিকুলার বিম এপিট্যাক্সি (এমবিই) এর মতো প্রযুক্তিগুলি সিলিকন এপিট্যাক্সির জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে, বিশেষত গবেষণা ও উন্নয়ন বা বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যা অত্যন্ত উচ্চ নির্ভুলতা নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন হয়।এমবিই সরাসরি একটি অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম পরিবেশে সিলিকন উত্সগুলি বাষ্পীভূত করে এবং পারমাণবিক বা আণবিক বিমগুলি সরাসরি বৃদ্ধির জন্য সাবস্ট্রেটে অনুমান করা হয়।

Ⅲ। সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রযুক্তির নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন

সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রযুক্তি সিলিকন উপকরণগুলির প্রয়োগের পরিসীমাটি ব্যাপকভাবে প্রসারিত করেছে এবং এটি অনেক উন্নত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস তৈরির একটি অপরিহার্য অংশ।

● সিএমওএস প্রযুক্তি: উচ্চ-পারফরম্যান্স লজিক চিপগুলিতে (যেমন সিপিইউ এবং জিপিইউ), একটি নিম্ন-ডোপড (পি− বা এন-) এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন স্তরটি প্রায়শই একটি ভারী ডোপড (পি+ বা এন+) সাবস্ট্রেটে জন্মে। এই এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন ওয়েফার কাঠামো কার্যকরভাবে ল্যাচ-আপ এফেক্ট (ল্যাচ-আপ) দমন করতে পারে, ডিভাইসের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে পারে এবং সাবস্ট্রেটের কম প্রতিরোধ ক্ষমতা বজায় রাখতে পারে, যা বর্তমান পরিবাহিতা এবং তাপের অপচয়কে উপযুক্ত।

● বাইপোলার ট্রানজিস্টর (বিজেটি) এবং বিআইসিএমওএস: এই ডিভাইসগুলিতে, সিলিকন এপিট্যাক্সিটি বেস বা সংগ্রাহক অঞ্চলের মতো কাঠামোগুলি সঠিকভাবে নির্মাণের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং ট্রানজিস্টরের লাভ, গতি এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের ডোপিং ঘনত্ব এবং বেধ নিয়ন্ত্রণ করে অনুকূলিত হয়।

● চিত্র সেন্সর (সিআইএস): কিছু চিত্র সেন্সর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন ওয়েফারগুলি পিক্সেলের বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা উন্নত করতে পারে, ক্রসস্টালক হ্রাস করতে পারে এবং ফটোয়েলেক্ট্রিক রূপান্তর দক্ষতা অনুকূল করতে পারে। এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটি একটি ক্লিনার এবং কম ত্রুটিযুক্ত সক্রিয় অঞ্চল সরবরাহ করে।

● উন্নত প্রক্রিয়া নোড: ডিভাইসের আকার সঙ্কুচিত হতে থাকায়, উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির প্রয়োজনীয়তাগুলি আরও বেশি এবং উচ্চতর হচ্ছে। সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রযুক্তি, সিলেকটিভ এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ (এসইজি) সহ স্ট্রেইন সিলিকন বা সিলিকন জার্মানিয়াম (এসআইজিই) এপিট্যাক্সিয়াল স্তরগুলি নির্দিষ্ট অঞ্চলে ক্যারিয়ারের গতিশীলতা উন্নত করতে এবং এইভাবে ট্রানজিস্টরের গতি বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়।

সিলিকন এপিট্যাক্সির জন্য হরিজনাল এপিট্যাক্সিয়াল সংবেদনশীল

Ⅳ।সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রযুক্তির সমস্যা এবং চ্যালেঞ্জগুলি

যদিও সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রযুক্তি পরিপক্ক এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তবুও সিলিকন প্রক্রিয়াটির এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধিতে এখনও কিছু চ্যালেঞ্জ এবং সমস্যা রয়েছে:

● ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ: বিভিন্ন স্ফটিক ত্রুটি যেমন স্ট্যাকিং ত্রুটি, স্থানচ্যুতি, স্লিপ লাইন ইত্যাদি এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির সময় উত্পন্ন হতে পারে। এই ত্রুটিগুলি ডিভাইসের বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং ফলনকে গুরুতরভাবে প্রভাবিত করতে পারে। ত্রুটিগুলি নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি অত্যন্ত পরিষ্কার পরিবেশ, অনুকূলিত প্রক্রিয়া পরামিতি এবং উচ্চ-মানের স্তরগুলির প্রয়োজন।

● অভিন্নতা: বড় আকারের সিলিকন ওয়েফারগুলিতে (যেমন 300 মিমি) এপিট্যাক্সিয়াল স্তর বেধ এবং ডোপিং ঘনত্বের নিখুঁত অভিন্নতা অর্জন একটি চলমান চ্যালেঞ্জ। অ-অভিন্নতা একই ওয়েফারে ডিভাইসের পারফরম্যান্সে পার্থক্য আনতে পারে।

● অটোডোপিং: এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়া চলাকালীন, সাবস্ট্রেটের উচ্চ ঘনত্বের ডোপ্যান্টগুলি গ্যাস ফেজ বিচ্ছুরণ বা শক্ত-রাষ্ট্রের বিস্তারের মাধ্যমে ক্রমবর্ধমান এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটিতে প্রবেশ করতে পারে, যা এপিট্যাক্সিয়াল স্তর ডোপিং ঘনত্বকে প্রত্যাশিত মান থেকে বিচ্যুত করতে পারে, বিশেষত এপিট্যাক্সিয়াল স্তর এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে ইন্টারফেসের নিকটে। এটি সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রক্রিয়াতে যে বিষয়গুলি সমাধান করা দরকার তার মধ্যে একটি।

● পৃষ্ঠের রূপচর্চা: এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটির পৃষ্ঠটি অবশ্যই অত্যন্ত সমতল থাকতে হবে এবং যে কোনও রুক্ষতা বা পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলি (যেমন ধোঁয়াশা) লিথোগ্রাফির মতো পরবর্তী প্রক্রিয়াগুলিকে প্রভাবিত করবে।

● ব্যয়: সাধারণ পালিশ সিলিকন ওয়েফারগুলির সাথে তুলনা করে, এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন ওয়েফারগুলির উত্পাদন অতিরিক্ত প্রক্রিয়া পদক্ষেপ এবং সরঞ্জাম বিনিয়োগ যুক্ত করে, যার ফলে বেশি ব্যয় হয়।

● নির্বাচনী এপিট্যাক্সির চ্যালেঞ্জ: উন্নত প্রক্রিয়াগুলিতে, নির্বাচনী এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি (কেবলমাত্র নির্দিষ্ট ক্ষেত্রগুলিতে বৃদ্ধি) প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে উচ্চতর চাহিদা রাখে যেমন বৃদ্ধির হারের নির্বাচন, পার্শ্বীয় অত্যধিক বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ ইত্যাদি।

Ⅴ।উপসংহার

একটি মূল অর্ধপরিবাহী উপাদান প্রস্তুতি প্রযুক্তি হিসাবে, এর মূল বৈশিষ্ট্যসিলিকন এপিট্যাক্সিএকক স্ফটিক সিলিকন সাবস্ট্রেটগুলিতে নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক এবং শারীরিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত উচ্চ মানের একক-স্ফটিক এপিট্যাক্সিয়াল সিলিকন স্তরগুলি সঠিকভাবে বাড়ানোর ক্ষমতা। সিলিকন এপিট্যাক্সি প্রক্রিয়াতে তাপমাত্রা, চাপ এবং বায়ু প্রবাহের মতো পরামিতিগুলির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে, সিএমও, পাওয়ার ডিভাইস এবং সেন্সরগুলির মতো বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনগুলির চাহিদা পূরণের জন্য স্তর বেধ এবং ডোপিং বিতরণ কাস্টমাইজ করা যেতে পারে।

যদিও সিলিকনের এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রযুক্তিগুলির অবিচ্ছিন্ন অগ্রগতির সাথে ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ, অভিন্নতা, স্ব-ডোপিং এবং ব্যয়ের মতো চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি, সিলিকন এপিট্যাক্সি এখনও সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির কার্যকারিতা উন্নতি এবং কার্যকরী উদ্ভাবনকে উত্সাহিত করার জন্য মূল ড্রাইভিং ফোর্সগুলির মধ্যে একটি এবং এপিটাক্সিয়াল সিলিকন ওয়েফ্রিপ্ল্যাক উত্পাদনযোগ্য।