સબસ્ટ્રેટ અને એપિટેક્સી વચ્ચે શું તફાવત છે?

વેફર તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયામાં, બે મુખ્ય લિંક્સ છે: એક સબસ્ટ્રેટની તૈયારી છે, અને બીજી એપિટેક્સિયલ પ્રક્રિયાનું અમલીકરણ છે. સબસ્ટ્રેટ, સેમિકન્ડક્ટર સિંગલ ક્રિસ્ટલ સામગ્રીમાંથી કાળજીપૂર્વક રચાયેલ વેફર, સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોના ઉત્પાદનના આધાર તરીકે વેફર ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સીધું મૂકી શકાય છે, અથવા તેને એપિટેક્સિયલ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વધુ વધારી શકાય છે.

તો, સંકેત શું છે? ટૂંકમાં, એપિટાક્સી એ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ પર સિંગલ ક્રિસ્ટલના નવા સ્તરની વૃદ્ધિ છે જે બારીક પ્રક્રિયા કરવામાં આવી છે (કટીંગ, ગ્રાઇન્ડીંગ, પોલિશિંગ, વગેરે). આ નવું સિંગલ ક્રિસ્ટલ લેયર અને સબસ્ટ્રેટ એક જ સામગ્રી અથવા વિવિધ સામગ્રીઓમાંથી બનાવી શકાય છે, જેથી સજાતીય અથવા વિષમ-વિષયક વૃદ્ધિ જરૂરિયાત મુજબ મેળવી શકાય. કારણ કે નવા ઉગાડેલા સિંગલ ક્રિસ્ટલ સ્તર સબસ્ટ્રેટના ક્રિસ્ટલ તબક્કા અનુસાર વિસ્તરણ કરશે, તેને એપિટેક્સિયલ સ્તર કહેવામાં આવે છે. તેની જાડાઈ સામાન્ય રીતે માત્ર થોડા માઇક્રોન હોય છે. સિલિકોનને ઉદાહરણ તરીકે લેતા, સિલિકોન એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ એ ચોક્કસ ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન સાથે સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ પર સબસ્ટ્રેટ, કન્ટ્રોલેબલ રેઝિસ્ટિવિટી અને જાડાઈ જેવા જ ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન સાથે સિલિકોનનું સ્તર ઉગાડવાનું છે. સંપૂર્ણ જાળી રચના સાથે સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ સ્તર. જ્યારે એપિટેક્સિયલ સ્તર સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવામાં આવે છે, ત્યારે સમગ્રને એપિટેક્સિયલ વેફર કહેવામાં આવે છે.

પરંપરાગત સિલિકોન સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ માટે, ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-પાવર ઉપકરણોને સીધા જ સિલિકોન વેફર પર ઉત્પાદનમાં કેટલીક તકનીકી મુશ્કેલીઓનો સામનો કરવો પડશે. ઉદાહરણ તરીકે, કલેક્ટર વિસ્તારમાં ઉચ્ચ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ, નાની શ્રેણી પ્રતિકાર અને નાના સંતૃપ્તિ વોલ્ટેજ ડ્રોપની જરૂરિયાતો પ્રાપ્ત કરવી મુશ્કેલ છે. એપિટાક્સી ટેક્નોલોજીનો પરિચય ચતુરાઈથી આ સમસ્યાઓનું નિરાકરણ લાવે છે. ઉકેલ એ છે કે નીચા-પ્રતિરોધકતા સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર ઉચ્ચ-પ્રતિરોધકતા એપિટેક્સિયલ સ્તરને ઉગાડવું અને પછી ઉચ્ચ-પ્રતિરોધકતા એપિટેક્સિયલ સ્તર પર ઉપકરણો બનાવવું. આ રીતે, ઉચ્ચ-પ્રતિરોધકતા એપિટેક્સિયલ સ્તર ઉપકરણ માટે ઉચ્ચ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે, જ્યારે નીચી-પ્રતિરોધકતા સબસ્ટ્રેટના પ્રતિકારને ઘટાડે છે, ત્યાં સંતૃપ્તિ વોલ્ટેજ ડ્રોપ ઘટાડે છે, ત્યાં ઉચ્ચ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ હાંસલ કરે છે અને પ્રતિકાર અને વચ્ચેનું નાનું સંતુલન. નાના વોલ્ટેજ ડ્રોપ.

વધુમાં, એપિટાક્સી ટેક્નોલોજીઓ જેમ કે વેપર ફેઝ એપિટાક્સી અને લિક્વિડ ફેઝ એપિટાક્સી ઓફ GaAs અને અન્ય III-V, II-VI અને અન્ય મોલેક્યુલર કમ્પાઉન્ડ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સ પણ મોટા પ્રમાણમાં વિકસિત થઈ છે અને મોટાભાગના માઇક્રોવેવ ઉપકરણો, ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને પાવર માટેનો આધાર બની ગઈ છે. ઉપકરણો ઉત્પાદન માટે અનિવાર્ય પ્રક્રિયા તકનીકો, ખાસ કરીને પાતળા સ્તરો, સુપરલેટીસ, ક્વોન્ટમ વેલ, સ્ટ્રેઇન્ડ સુપરલેટીસ અને અણુ-સ્તરના પાતળા-સ્તર એપિટાક્સીમાં મોલેક્યુલર બીમ અને મેટલ-ઓર્ગેનિક વેપર ફેઝ એપિટાક્સી ટેકનોલોજીનો સફળ ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટર સંશોધનનું એક નવું ક્ષેત્ર બની ગયું છે. "એનર્જી બેલ્ટ પ્રોજેક્ટ" ના વિકાસે મજબૂત પાયો નાખ્યો છે.

જ્યાં સુધી ત્રીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોનો સંબંધ છે, લગભગ આવા તમામ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો એપિટેક્સિયલ સ્તર પર બનાવવામાં આવે છે, અને સિલિકોન કાર્બાઇડ વેફર પોતે જ સબસ્ટ્રેટ તરીકે કામ કરે છે. SiC એપિટેક્સિયલ સામગ્રીની જાડાઈ, પૃષ્ઠભૂમિ વાહક સાંદ્રતા અને અન્ય પરિમાણો સીધા જ SiC ઉપકરણોના વિવિધ વિદ્યુત ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે. ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ એપ્લિકેશન્સ માટે સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉપકરણો એપિટાક્સિયલ સામગ્રીની જાડાઈ અને પૃષ્ઠભૂમિ વાહક સાંદ્રતા જેવા પરિમાણો માટે નવી આવશ્યકતાઓ આગળ ધપાવે છે. તેથી, સિલિકોન કાર્બાઇડ એપિટેક્સિયલ ટેક્નોલોજી સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉપકરણોની કામગીરીનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. લગભગ તમામ SiC પાવર ઉપકરણોની તૈયારી ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી SiC એપિટેક્સિયલ વેફર્સ પર આધારિત છે. એપિટેક્સિયલ સ્તરોનું ઉત્પાદન એ વિશાળ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે.