എന്താണ് epitaxy?

മിക്ക എൻജിനീയർമാർക്കും പരിചയമില്ലഎപ്പിറ്റാക്സി, അർദ്ധചാലക ഉപകരണ നിർമ്മാണത്തിൽ ഇത് ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.എപ്പിറ്റാക്സിവ്യത്യസ്‌ത ചിപ്പ് ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ വ്യത്യസ്‌ത ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്‌ത തരം എപ്പിറ്റാക്‌സി ഉണ്ട്എപ്പിറ്റാക്സി, SiC എപ്പിറ്റാക്സി, GaN എപ്പിറ്റാക്സി, തുടങ്ങിയവ.

എന്താണ് epitaxy?
എപ്പിറ്റാക്സിയെ ഇംഗ്ലീഷിൽ "എപിറ്റാക്സി" എന്ന് വിളിക്കാറുണ്ട്. "എപ്പി" ("മുകളിൽ" എന്നർത്ഥം), "ടാക്സികൾ" ("ക്രമീകരണം" എന്നർത്ഥം) എന്നീ ഗ്രീക്ക് പദങ്ങളിൽ നിന്നാണ് ഈ വാക്ക് വന്നത്. പേര് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ, ഒരു വസ്തുവിൻ്റെ മുകളിൽ വൃത്തിയായി ക്രമീകരിക്കുക എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ അടിവസ്ത്രത്തിൽ നേർത്ത ഒറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ പാളി നിക്ഷേപിക്കുന്നതാണ് എപ്പിറ്റാക്സി പ്രക്രിയ. പുതുതായി നിക്ഷേപിച്ച ഈ ഒറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ പാളിയെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

എപ്പിറ്റാക്സിയിൽ രണ്ട് പ്രധാന തരങ്ങളുണ്ട്: ഹോമോപിറ്റാക്സിയൽ, ഹെറ്ററോപിറ്റാക്സിയൽ. ഒരേ തരത്തിലുള്ള അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഒരേ മെറ്റീരിയൽ വളർത്തുന്നതിനെയാണ് ഹോമോപിറ്റാക്സിയൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിക്കും അടിവസ്ത്രത്തിനും ഒരേ ലാറ്റിസ് ഘടനയുണ്ട്. ഒരു വസ്തുവിൻ്റെ അടിവസ്ത്രത്തിൽ മറ്റൊരു പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ വളർച്ചയാണ് ഹെറ്ററോപിറ്റാക്സി. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, എപ്പിറ്റാക്സിയായി വളർന്ന ക്രിസ്റ്റൽ പാളിയുടെയും അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെയും ലാറ്റിസ് ഘടന വ്യത്യസ്തമായിരിക്കാം. സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളും പോളിക്രിസ്റ്റലിനും എന്താണ്?
അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ, സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സിലിക്കൺ, പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ എന്നീ പദങ്ങൾ നമ്മൾ പലപ്പോഴും കേൾക്കാറുണ്ട്. എന്തുകൊണ്ടാണ് ചില സിലിക്കണുകളെ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ എന്നും ചില സിലിക്കണുകളെ പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ എന്നും വിളിക്കുന്നത്?

സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ: ലാറ്റിസ് ക്രമീകരണം തുടർച്ചയായതും മാറ്റമില്ലാത്തതുമാണ്, ധാന്യത്തിൻ്റെ അതിരുകളില്ലാതെ, അതായത്, മുഴുവൻ ക്രിസ്റ്റലും സ്ഥിരമായ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനോടുകൂടിയ ഒരൊറ്റ ലാറ്റിസാണ്. പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ: പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ അനേകം ചെറുധാന്യങ്ങൾ ചേർന്നതാണ്, അവയിൽ ഓരോന്നും ഒരൊറ്റ ക്രിസ്റ്റലാണ്, അവയുടെ ഓറിയൻ്റേഷനുകൾ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ട് ക്രമരഹിതമാണ്. ഈ ധാന്യങ്ങൾ ധാന്യത്തിൻ്റെ അതിരുകളാൽ വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്നു. പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളേക്കാൾ കുറവാണ്, അതിനാൽ അവ ഇപ്പോഴും ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗപ്രദമാണ്. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ എവിടെയാണ് ഉൾപ്പെടുക?
സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്രക്രിയ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സിലിക്കൺ അടിവസ്ത്രത്തിൽ ശുദ്ധവും നന്നായി നിയന്ത്രിതവുമായ സിലിക്കൺ പാളി വളർത്താൻ സിലിക്കൺ എപ്പിറ്റാക്സി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് വിപുലമായ ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിന് വളരെ പ്രധാനമാണ്. കൂടാതെ, പവർ ഉപകരണങ്ങളിൽ, മികച്ച പവർ ഹാൻഡ്‌ലിംഗ് കഴിവുകളുള്ള സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രണ്ട് വൈഡ് ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് അർദ്ധചാലക മെറ്റീരിയലുകളാണ് SiC, GaN എന്നിവ. ഈ പദാർത്ഥങ്ങൾ സാധാരണയായി സിലിക്കണിലോ മറ്റ് അടിവസ്ത്രങ്ങളിലോ എപ്പിറ്റാക്സി വഴി വളർത്തുന്നു. ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയത്തിൽ, അർദ്ധചാലകത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകൾ സാധാരണയായി സിലിക്കൺ ജെർമേനിയം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഘടനകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മുതലായവ

എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയുടെ രീതികൾ?

സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മൂന്ന് അർദ്ധചാലക എപ്പിറ്റാക്സി രീതികൾ:

മോളിക്യുലർ ബീം എപ്പിറ്റാക്സി (എംബിഇ): അൾട്രാ ഹൈ വാക്വം അവസ്ഥയിൽ നടപ്പിലാക്കുന്ന ഒരു അർദ്ധചാലക എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് മോളിക്യുലർ ബീം എപ്പിറ്റാക്സി. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ, ഉറവിട മെറ്റീരിയൽ ആറ്റങ്ങളുടെയോ തന്മാത്രാ ബീമുകളുടെയോ രൂപത്തിൽ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും പിന്നീട് ഒരു ക്രിസ്റ്റലിൻ അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. MBE എന്നത് വളരെ കൃത്യവും നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതുമായ അർദ്ധചാലക നേർത്ത ഫിലിം വളർച്ചാ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്, അത് ആറ്റോമിക തലത്തിൽ നിക്ഷേപിച്ച വസ്തുക്കളുടെ കനം കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും.

മെറ്റൽ ഓർഗാനിക് CVD (MOCVD): MOCVD പ്രക്രിയയിൽ, ആവശ്യമായ മൂലകങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഓർഗാനിക് ലോഹങ്ങളും ഹൈഡ്രൈഡ് വാതകങ്ങളും ഉചിതമായ താപനിലയിൽ അടിവസ്ത്രത്തിലേക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ആവശ്യമായ അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കൾ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയും അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സംയുക്തങ്ങളും പ്രതികരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങളും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നു.

വേപ്പർ ഫേസ് എപിറ്റാക്സി (വിപിഇ): അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് നീരാവി ഘട്ടം എപ്പിറ്റാക്സി. ഒരു പദാർത്ഥത്തിൻ്റെയോ സംയുക്തത്തിൻ്റെയോ നീരാവി ഒരു കാരിയർ വാതകത്തിൽ കടത്തിവിടുകയും രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ ഒരു അടിവസ്ത്രത്തിൽ പരലുകൾ നിക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഇതിൻ്റെ അടിസ്ഥാന തത്വം.