എന്തുകൊണ്ടാണ് നമ്മൾ സിലിക്കൺ വേഫർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ എപ്പിടാക്‌സി ചെയ്യേണ്ടത്?

അർദ്ധചാലക വ്യവസായ ശൃംഖലയിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് മൂന്നാം തലമുറ അർദ്ധചാലക (വൈഡ് ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് അർദ്ധചാലക) വ്യവസായ ശൃംഖലയിൽ, സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളും ഉണ്ട്എപ്പിറ്റാക്സിയൽപാളികൾ. യുടെ പ്രാധാന്യം എന്താണ്എപ്പിറ്റാക്സിയൽപാളി? അടിവസ്ത്രവും അടിവസ്ത്രവും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം എന്താണ്?

അടിവസ്ത്രം എവേഫർഅർദ്ധചാലക സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ മെറ്റീരിയലുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ചത്. അടിവസ്ത്രത്തിന് നേരിട്ട് പ്രവേശിക്കാൻ കഴിയുംവേഫർഅർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള നിർമ്മാണ ലിങ്ക്, അല്ലെങ്കിൽ ഇത് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ കഴിയുംഎപ്പിറ്റാക്സിയൽഎപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്രിയ. അടിവസ്ത്രമാണ് അടിഭാഗംവേഫർ(വേഫർ മുറിക്കുക, നിങ്ങൾക്ക് ഒന്നിനുപുറകെ ഒന്നായി മരിക്കാം, തുടർന്ന് അത് ഐതിഹാസിക ചിപ്പ് ആകാൻ പാക്കേജുചെയ്യാം) (വാസ്തവത്തിൽ, ചിപ്പിൻ്റെ അടിഭാഗം സാധാരണയായി ബാക്ക് ഗോൾഡ് പാളിയാൽ പൂശിയിരിക്കുന്നു, ഇത് "ഗ്രൗണ്ട്" കണക്ഷനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, എന്നാൽ ഇത് ബാക്ക് പ്രോസസിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്), കൂടാതെ മുഴുവൻ പിന്തുണാ പ്രവർത്തനവും വഹിക്കുന്ന അടിത്തറ (ചിപ്പിലെ അംബരചുംബികൾ അടിവസ്ത്രത്തിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്).

എപ്പിറ്റാക്സി എന്നത് ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ ഒരു പുതിയ ക്രിസ്റ്റൽ വളർത്തുന്ന പ്രക്രിയയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അത് മുറിക്കുക, പൊടിക്കുക, മിനുക്കുക, മുതലായവ ഉപയോഗിച്ച് ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പ്രോസസ്സ് ചെയ്തു. പുതിയ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ അതേ മെറ്റീരിയലാകാം, അല്ലെങ്കിൽ അത് മറ്റൊരു മെറ്റീരിയലാകാം. (ഹോമോപിറ്റാക്സിയൽ അല്ലെങ്കിൽ ഹെറ്ററോപിറ്റാക്സിയൽ).
പുതുതായി രൂപപ്പെട്ട ഏക ക്രിസ്റ്റൽ പാളി അടിവസ്ത്ര ക്രിസ്റ്റൽ ഘട്ടത്തിൽ വളരുന്നതിനാൽ, അതിനെ ഒരു എപ്പിടാക്സിയൽ പാളി എന്ന് വിളിക്കുന്നു (സാധാരണയായി നിരവധി മൈക്രോൺ കട്ടിയുള്ളതാണ്. സിലിക്കൺ ഉദാഹരണമായി എടുക്കുക: സിലിക്കൺ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയുടെ അർത്ഥം നല്ല ലാറ്റിസ് ഘടന സമഗ്രതയോടെ ക്രിസ്റ്റൽ പാളി വളർത്തുക എന്നതാണ്. ഒരു സിലിക്കൺ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ ഒരു നിശ്ചിത ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനും വ്യത്യസ്ത പ്രതിരോധശേഷിയും അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ കനവും ഉണ്ട്), കൂടാതെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുള്ള അടിവസ്ത്രത്തെ എപിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ എന്ന് വിളിക്കുന്നു (എപിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ = എപിറ്റാക്സിയൽ ലെയർ + സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്). എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയറിലാണ് ഉപകരണ നിർമ്മാണം നടത്തുന്നത്.

എപ്പിറ്റാക്സിയാലിറ്റിയെ ഹോമോപിറ്റാക്സിയാലിറ്റി, ഹെറ്ററോപിറ്റാക്സിയാലിറ്റി എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. അടിവസ്ത്രത്തിലെ അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ അതേ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഒരു എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി വളർത്തുന്നതാണ് ഹോമോപിറ്റാക്സിയാലിറ്റി. ഹോമോപിറ്റാക്സിയാലിറ്റിയുടെ പ്രാധാന്യം എന്താണ്? - ഉൽപ്പന്ന സ്ഥിരതയും വിശ്വാസ്യതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുക. സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ അതേ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഒരു എപ്പിടാക്‌സിയൽ പാളി വളർത്തുന്നതാണ് ഹോമോപിറ്റാക്‌സിയാലിറ്റി എങ്കിലും, മെറ്റീരിയൽ ഒന്നുതന്നെയാണെങ്കിലും, വേഫർ പ്രതലത്തിൻ്റെ ഭൗതിക ശുദ്ധിയും ഏകതാനതയും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ ഇതിന് കഴിയും. മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് വഴി പ്രോസസ്സ് ചെയ്ത മിനുക്കിയ വേഫറുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, എപ്പിറ്റാക്സിയാലിറ്റി ഉപയോഗിച്ച് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്ന അടിവസ്ത്രത്തിന് ഉയർന്ന ഉപരിതല പരന്നത, ഉയർന്ന വൃത്തി, കുറച്ച് സൂക്ഷ്മ വൈകല്യങ്ങൾ, കുറച്ച് ഉപരിതല മാലിന്യങ്ങൾ എന്നിവയുണ്ട്. അതിനാൽ, പ്രതിരോധശേഷി കൂടുതൽ ഏകീകൃതമാണ്, കൂടാതെ ഉപരിതല കണികകൾ, സ്റ്റാക്കിംഗ് തകരാറുകൾ, സ്ഥാനഭ്രംശങ്ങൾ തുടങ്ങിയ ഉപരിതല വൈകല്യങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ്. Epitaxy ഉൽപ്പന്ന പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, ഉൽപ്പന്ന സ്ഥിരതയും വിശ്വാസ്യതയും ഉറപ്പാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
സിലിക്കൺ വേഫർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ സിലിക്കൺ ആറ്റങ്ങളുടെ മറ്റൊരു പാളി എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ആക്കുന്നതിൻ്റെ പ്രയോജനങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്? CMOS സിലിക്കൺ പ്രക്രിയയിൽ, വേഫർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലെ എപ്പിടാക്‌സിയൽ വളർച്ച (EPI, epitaxial) വളരെ നിർണായകമായ ഒരു പ്രക്രിയ ഘട്ടമാണ്.
1. ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുക
പ്രാരംഭ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വൈകല്യങ്ങളും മാലിന്യങ്ങളും: നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ വേഫർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് ചില വൈകല്യങ്ങളും മാലിന്യങ്ങളും ഉണ്ടായിരിക്കാം. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയറിൻ്റെ വളർച്ചയ്ക്ക് അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതും കുറഞ്ഞ വൈകല്യവും അശുദ്ധി-സാന്ദ്രതയുള്ളതുമായ സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ പാളി സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് തുടർന്നുള്ള ഉപകരണ നിർമ്മാണത്തിന് വളരെ പ്രധാനമാണ്. ഏകീകൃത ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന: എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്ക് കൂടുതൽ ഏകീകൃത ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന ഉറപ്പാക്കാനും, ധാന്യത്തിൻ്റെ അതിരുകളുടെയും അടിവസ്ത്ര വസ്തുക്കളിലെ വൈകല്യങ്ങളുടെയും സ്വാധീനം കുറയ്ക്കുകയും അങ്ങനെ മുഴുവൻ വേഫറിൻ്റെയും ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും.
2. ഇലക്ട്രിക്കൽ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുക
ഉപകരണ സവിശേഷതകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക: അടിവസ്ത്രത്തിൽ ഒരു എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി വളർത്തുന്നതിലൂടെ, ഉപകരണത്തിൻ്റെ വൈദ്യുത പ്രകടനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷനും സിലിക്കണിൻ്റെ തരവും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കാനാകും. ഉദാഹരണത്തിന്, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയറിൻ്റെ ഡോപ്പിംഗ്, MOSFET ൻ്റെ ത്രെഷോൾഡ് വോൾട്ടേജും മറ്റ് ഇലക്ട്രിക്കൽ പാരാമീറ്ററുകളും കൃത്യമായി ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും. ലീക്കേജ് കറൻ്റ് കുറയ്ക്കുക: ഉയർന്ന ഗുണമേന്മയുള്ള എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളികൾക്ക് കുറഞ്ഞ വൈകല്യ സാന്ദ്രതയുണ്ട്, ഇത് ഉപകരണത്തിലെ ലീക്കേജ് കറൻ്റ് കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, അതുവഴി ഉപകരണത്തിൻ്റെ പ്രകടനവും വിശ്വാസ്യതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
3. വിപുലമായ പ്രോസസ്സ് നോഡുകൾ പിന്തുണയ്ക്കുക
ഫീച്ചർ വലുപ്പം കുറയ്ക്കുന്നു: ചെറിയ പ്രോസസ്സ് നോഡുകളിൽ (7nm, 5nm പോലെ), ഉപകരണ സവിശേഷത വലുപ്പം കുറയുന്നത് തുടരുന്നു, കൂടുതൽ പരിഷ്കൃതവും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതുമായ മെറ്റീരിയലുകൾ ആവശ്യമാണ്. എപിറ്റാക്സിയൽ ഗ്രോത്ത് ടെക്നോളജിക്ക് ഈ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാനും ഉയർന്ന പ്രകടനവും ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും ഉള്ള ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് നിർമ്മാണത്തെ പിന്തുണയ്ക്കാനും കഴിയും. ബ്രേക്ക്‌ഡൗൺ വോൾട്ടേജ് മെച്ചപ്പെടുത്തുക: ഉയർന്ന ബ്രേക്ക്‌ഡൗൺ വോൾട്ടേജ് ഉള്ള തരത്തിൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ലെയർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഇത് ഉയർന്ന പവർ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് നിർണ്ണായകമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, പവർ ഉപകരണങ്ങളിൽ, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിക്ക് ഉപകരണത്തിൻ്റെ ബ്രേക്ക്ഡൗൺ വോൾട്ടേജ് വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സുരക്ഷിതമായ പ്രവർത്തന ശ്രേണി വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും.
4. പ്രോസസ്സ് അനുയോജ്യതയും മൾട്ടി-ലെയർ ഘടനയും
മൾട്ടി-ലെയർ ഘടന: എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഗ്രോത്ത് ടെക്നോളജി മൾട്ടി-ലെയർ ഘടനകളെ ഒരു അടിവസ്ത്രത്തിൽ വളർത്താൻ അനുവദിക്കുന്നു, കൂടാതെ വ്യത്യസ്ത പാളികൾക്ക് വ്യത്യസ്ത ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതകളും തരങ്ങളും ഉണ്ടാകാം. സങ്കീർണ്ണമായ CMOS ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനും ത്രിമാന ഏകീകരണം കൈവരിക്കുന്നതിനും ഇത് വളരെ സഹായകരമാണ്. അനുയോജ്യത: എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ പ്രക്രിയ നിലവിലുള്ള CMOS നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുമായി വളരെ പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ പ്രോസസ്സ് ലൈനുകളിൽ കാര്യമായ മാറ്റം വരുത്താതെ തന്നെ നിലവിലുള്ള നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളിലേക്ക് എളുപ്പത്തിൽ സംയോജിപ്പിക്കാനും കഴിയും.