எபிடாக்சியல் அடுக்குகள் குறைக்கடத்தி சாதனங்களுக்கு எவ்வாறு உதவுகின்றன?

எபிடாக்சியல் வேஃபர் என்ற பெயரின் தோற்றம்

முதலில், ஒரு சிறிய கருத்தை பிரபலப்படுத்துவோம்: செதில் தயாரிப்பில் இரண்டு முக்கிய இணைப்புகள் உள்ளன: அடி மூலக்கூறு தயாரிப்பு மற்றும் எபிடாக்சியல் செயல்முறை. அடி மூலக்கூறு என்பது செமிகண்டக்டர் ஒற்றை படிகப் பொருட்களால் செய்யப்பட்ட ஒரு செதில் ஆகும். செமிகண்டக்டர் சாதனங்களை உருவாக்க அடி மூலக்கூறு நேரடியாக செதில் உற்பத்தி செயல்முறையில் நுழையலாம் அல்லது எபிடாக்சியல் செதில்களை உருவாக்க எபிடாக்சியல் செயல்முறைகள் மூலம் அதை செயலாக்கலாம். எபிடாக்ஸி என்பது ஒற்றை படிகத்தின் புதிய அடுக்கை வெட்டுதல், அரைத்தல், மெருகூட்டுதல் போன்றவற்றின் மூலம் கவனமாக செயலாக்கப்பட்ட ஒற்றைப் படிகத்தின் மீது வளரும் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது. புதிய ஒற்றைப் படிகமானது அடி மூலக்கூறின் அதே பொருளாக இருக்கலாம் அல்லது அது வெவ்வேறு பொருள் (ஒரே மாதிரியான) எபிடாக்ஸி அல்லது ஹெட்டோரோபிடாக்ஸி). புதிய ஒற்றை படிக அடுக்கு அடி மூலக்கூறின் படிக கட்டத்தின் படி விரிவடைந்து வளர்வதால், இது எபிடாக்சியல் லேயர் என்று அழைக்கப்படுகிறது (தடிமன் பொதுவாக சில மைக்ரான்கள், சிலிக்கானை உதாரணமாக எடுத்துக் கொள்ளுங்கள்: சிலிக்கான் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் பொருள் சிலிக்கான் சிங்கிள் ஆகும். ஒரு குறிப்பிட்ட படிக நோக்குநிலை கொண்ட படிக மூலக்கூறு நல்ல லட்டு அமைப்பு ஒருமைப்பாடு மற்றும் வெவ்வேறு எதிர்ப்பு மற்றும் தடிமன் கொண்ட ஒரு அடுக்கு அடி மூலக்கூறு வளரும் போது படிக நோக்குநிலை), மற்றும் எபிடாக்சியல் அடுக்கு கொண்ட அடி மூலக்கூறு ஒரு எபிடாக்சியல் வேஃபர் (எபிடாக்சியல் வேஃபர் = எபிடாக்சியல் லேயர் + அடி மூலக்கூறு) என்று அழைக்கப்படுகிறது. சாதனம் எபிடாக்சியல் லேயரில் செய்யப்படும்போது, ​​அது நேர்மறை எபிடாக்ஸி என்று அழைக்கப்படுகிறது. சாதனம் அடி மூலக்கூறில் செய்யப்பட்டால், அது தலைகீழ் எபிடாக்ஸி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த நேரத்தில், எபிடாக்சியல் அடுக்கு ஒரு துணைப் பாத்திரத்தை மட்டுமே வகிக்கிறது.

பளபளப்பான செதில்

எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி முறைகள்

மூலக்கூறு பீம் எபிடாக்ஸி (MBE): இது அதி-உயர் வெற்றிட நிலைகளின் கீழ் நிகழ்த்தப்படும் ஒரு குறைக்கடத்தி எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பமாகும். இந்த நுட்பத்தில், மூலப்பொருள் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் கற்றை வடிவில் ஆவியாகி பின்னர் ஒரு படிக அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்படுகிறது. MBE என்பது மிகவும் துல்லியமான மற்றும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய குறைக்கடத்தி மெல்லிய பட வளர்ச்சி தொழில்நுட்பமாகும், இது அணு மட்டத்தில் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட பொருளின் தடிமனை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த முடியும்.
மெட்டல் ஆர்கானிக் சிவிடி (எம்ஓசிவிடி): MOCVD செயல்பாட்டில், தேவையான தனிமங்களைக் கொண்ட கரிம உலோகம் மற்றும் ஹைட்ரைடு வாயு N வாயு, தகுந்த வெப்பநிலையில் அடி மூலக்கூறுக்கு வழங்கப்பட்டு, தேவையான குறைக்கடத்திப் பொருளை உருவாக்க ஒரு வேதியியல் எதிர்வினைக்கு உட்படுத்தப்பட்டு, அடி மூலக்கூறில் டெபாசிட் செய்யப்படுகிறது. மீது, மீதமுள்ள கலவைகள் மற்றும் எதிர்வினை பொருட்கள் வெளியேற்றப்படும் போது.
நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி (VPE): நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸி என்பது குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் உற்பத்தியில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான தொழில்நுட்பமாகும். அடிப்படைப் பொருள்கள் அல்லது சேர்மங்களின் நீராவியை ஒரு கேரியர் வாயுவில் கொண்டு செல்வதும், வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம் அடி மூலக்கூறில் படிகங்களை வைப்பதும் அடிப்படைக் கொள்கையாகும்.

எபிடாக்ஸி செயல்முறை என்ன சிக்கல்களை தீர்க்கிறது?

பல்வேறு குறைக்கடத்தி சாதனங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான வளர்ந்து வரும் தேவைகளை மொத்த ஒற்றை படிக பொருட்கள் மட்டுமே பூர்த்தி செய்ய முடியாது. எனவே, எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி, ஒரு மெல்லிய-அடுக்கு ஒற்றை படிக பொருள் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம், 1959 இன் இறுதியில் உருவாக்கப்பட்டது. எனவே எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பம் பொருட்களின் முன்னேற்றத்திற்கு என்ன குறிப்பிட்ட பங்களிப்பைக் கொண்டுள்ளது?

சிலிக்கானைப் பொறுத்தவரை, சிலிக்கான் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம் தொடங்கியபோது, ​​சிலிக்கான் உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர்-சக்தி டிரான்சிஸ்டர்கள் உற்பத்திக்கு மிகவும் கடினமான நேரம். டிரான்சிஸ்டர் கொள்கைகளின் கண்ணோட்டத்தில், அதிக அதிர்வெண் மற்றும் அதிக சக்தியைப் பெற, சேகரிப்பான் பகுதியின் முறிவு மின்னழுத்தம் அதிகமாக இருக்க வேண்டும் மற்றும் தொடர் எதிர்ப்பானது சிறியதாக இருக்க வேண்டும், அதாவது, செறிவூட்டல் மின்னழுத்த வீழ்ச்சி சிறியதாக இருக்க வேண்டும். முந்தையது, சேகரிக்கும் பகுதியில் உள்ள பொருட்களின் எதிர்ப்பாற்றல் அதிகமாக இருக்க வேண்டும், அதே சமயம் பிந்தையது சேகரிக்கும் பகுதியில் உள்ள பொருட்களின் எதிர்ப்பாற்றல் குறைவாக இருக்க வேண்டும். இரண்டு மாகாணங்களும் ஒன்றுக்கொன்று முரண்பட்டவை. தொடர் எதிர்ப்பைக் குறைக்க சேகரிப்பான் பகுதியில் உள்ள பொருளின் தடிமன் குறைக்கப்பட்டால், சிலிக்கான் செதில் மிகவும் மெல்லியதாகவும், செயலிழக்க முடியாததாகவும் இருக்கும். பொருளின் எதிர்ப்பாற்றல் குறைக்கப்பட்டால், அது முதல் தேவைக்கு முரணாக இருக்கும். இருப்பினும், எபிடாக்சியல் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி வெற்றிகரமாக உள்ளது. இந்த சிரமத்தை தீர்த்தது.

தீர்வு: மிகக் குறைந்த-எதிர்ப்பு அடி மூலக்கூறில் உயர்-எதிர்ப்பு எபிடாக்சியல் லேயரை வளர்த்து, சாதனத்தை எபிடாக்சியல் லேயரில் உருவாக்கவும். இந்த உயர்-எதிர்ப்பு எபிடாக்சியல் அடுக்கு குழாயில் அதிக முறிவு மின்னழுத்தம் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது, அதே சமயம் குறைந்த-எதிர்ப்பு அடி மூலக்கூறு இது அடி மூலக்கூறின் எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது, இதன் மூலம் செறிவூட்டல் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் குறைக்கிறது, இதன் மூலம் இரண்டிற்கும் இடையே உள்ள முரண்பாட்டைத் தீர்க்கிறது.

கூடுதலாக, நீராவி நிலை எபிடாக்ஸி மற்றும் GaAs மற்றும் பிற III-V, II-VI மற்றும் பிற மூலக்கூறு கலவை குறைக்கடத்தி பொருட்கள் போன்ற எபிடாக்சி தொழில்நுட்பங்கள் பெரிதும் உருவாக்கப்பட்டு, பெரும்பாலான நுண்ணலை சாதனங்கள், ஒளியியல் சாதனங்கள், சக்தி ஆகியவற்றின் அடிப்படையாக மாறியுள்ளன. சாதனங்களின் உற்பத்திக்கு இது ஒரு தவிர்க்க முடியாத செயல்முறை தொழில்நுட்பமாகும், குறிப்பாக மூலக்கூறு கற்றை மற்றும் உலோக கரிம நீராவி கட்ட எபிடாக்ஸியின் வெற்றிகரமான பயன்பாடு மெல்லிய அடுக்குகள், சூப்பர்லட்டீஸ்கள், குவாண்டம் கிணறுகள், வடிகட்டிய சூப்பர்லட்டீஸ்கள் மற்றும் அணு-நிலை மெல்லிய-அடுக்கு எபிடாக்ஸி ஆகியவற்றில் தொழில்நுட்பம், இது குறைக்கடத்தி ஆராய்ச்சியில் ஒரு புதிய படியாகும். துறையில் "எனர்ஜி பெல்ட் இன்ஜினியரிங்" வளர்ச்சி ஒரு உறுதியான அடித்தளத்தை அமைத்துள்ளது.

நடைமுறை பயன்பாடுகளில், பரந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் எப்பொழுதும் எபிடாக்சியல் லேயரில் செய்யப்படுகின்றன, மேலும் சிலிக்கான் கார்பைடு செதில் தான் அடி மூலக்கூறாக மட்டுமே செயல்படுகிறது. எனவே, எபிடாக்சியல் லேயரின் கட்டுப்பாடு பரந்த பேண்ட்கேப் குறைக்கடத்தி தொழிலின் ஒரு முக்கிய பகுதியாகும்.

எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பத்தில் 7 முக்கிய திறன்கள்

1. உயர் (குறைந்த) எதிர்ப்பு எபிடாக்சியல் அடுக்குகளை குறைந்த (உயர்) எதிர்ப்பு அடி மூலக்கூறுகளில் எபிடாக்சியல் முறையில் வளர்க்கலாம்.
2. N (P) வகை எபிடாக்சியல் அடுக்கை P (N) வகை அடி மூலக்கூறில் எபிடாக்சியல் முறையில் வளர்த்து நேரடியாக PN சந்திப்பை உருவாக்கலாம். ஒரு ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறில் PN சந்திப்பை உருவாக்க பரவல் முறையைப் பயன்படுத்தும் போது இழப்பீடு பிரச்சனை இல்லை.
3. முகமூடி தொழில்நுட்பத்துடன் இணைந்து, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி நியமிக்கப்பட்ட பகுதிகளில் செய்யப்படுகிறது, ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் மற்றும் சிறப்பு கட்டமைப்புகள் கொண்ட சாதனங்களின் உற்பத்திக்கான நிலைமைகளை உருவாக்குகிறது.
4. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது தேவைக்கேற்ப ஊக்கமருந்து வகை மற்றும் செறிவு மாற்றப்படலாம். செறிவு மாற்றம் திடீர் மாற்றம் அல்லது மெதுவான மாற்றமாக இருக்கலாம்.
5. இது பன்முகத்தன்மை கொண்ட, பல அடுக்குகள், பல கூறு கலவைகள் மற்றும் மாறக்கூடிய கூறுகளுடன் தீவிர மெல்லிய அடுக்குகளை வளர்க்கலாம்.
6. பொருளின் உருகுநிலையை விட குறைவான வெப்பநிலையில் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை மேற்கொள்ளலாம், வளர்ச்சி விகிதம் கட்டுப்படுத்தக்கூடியது, மேலும் அணு-நிலை தடிமன் கொண்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை அடையலாம்.
7. இது GaN, மூன்றாம் நிலை மற்றும் குவாட்டர்னரி சேர்மங்களின் ஒற்றை படிக அடுக்குகள் போன்ற இழுக்க முடியாத ஒற்றை படிக பொருட்களை வளர்க்கலாம்.