रासायनिक वाष्प जमाव

एपिटैक्सियल वृद्धि, जिसे अक्सर एपिटैक्सी भी कहा जाता है, अर्धचालक पदार्थों और उपकरणों के निर्माण में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है। एपिटैक्सियल वृद्धि एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कुछ निश्चित परिस्थितियों में एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट पर एक परत के रूप में एकल उत्पाद फिल्म का निर्माण किया जाता है। इस एकल-क्रिस्टल फिल्म को एपिटैक्सियल परत कहा जाता है। एपिटैक्सियल तकनीक 1960 के दशक की शुरुआत में सिलिकॉन एकल-क्रिस्टल पतली फिल्म अनुसंधान के आधार पर विकसित हुई थी और लगभग आधी सदी के विकास के बाद, कुछ निश्चित परिस्थितियों में एपिटैक्सियल वृद्धि द्वारा विभिन्न प्रकार की अर्धचालक फिल्मों का निर्माण संभव हो पाया है। एपिटैक्सियल तकनीक ने अर्धचालक असतत घटकों और एकीकृत परिपथों की कई समस्याओं का समाधान किया है और उपकरण के प्रदर्शन में काफी सुधार किया है। एपिटैक्सियल फिल्म की मोटाई और डोपिंग गुणों को अधिक सटीकता से नियंत्रित किया जा सकता है, इस विशेषता के कारण अर्धचालक एकीकृत परिपथों का तेजी से विकास हुआ है और वे अधिक उन्नत अवस्था में पहुंच गए हैं। सिलिकॉन एकल क्रिस्टल को काटकर, पीसकर, पॉलिश करके और अन्य प्रसंस्करण तकनीकों द्वारा पॉलिश की हुई शीट प्राप्त की जाती है, जिस पर असतत घटक और एकीकृत परिपथ बनाए जा सकते हैं। लेकिन कई बार इस पॉलिश की हुई शीट का उपयोग केवल सब्सट्रेट के लिए यांत्रिक सहारे के रूप में किया जाता है, जिसमें पहले उपयुक्त चालकता और प्रतिरोधकता वाली एकल-क्रिस्टल फिल्म की एक परत उगाना आवश्यक होता है, और फिर एकल-क्रिस्टल फिल्म में असतत घटक या एकीकृत सर्किट बनाए जाते हैं। इस विधि का उपयोग, उदाहरण के लिए, सिलिकॉन उच्च-आवृत्ति उच्च-शक्ति ट्रांजिस्टर के उत्पादन में किया जाता है, जो ब्रेकडाउन वोल्टेज और श्रृंखला प्रतिरोध के बीच के विरोधाभास को हल करता है। ट्रांजिस्टर के कलेक्टर को उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जो सिलिकॉन वेफर के pn जंक्शन की प्रतिरोधकता द्वारा निर्धारित होता है। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, उच्च प्रतिरोधकता वाली सामग्रियों की आवश्यकता होती है। लोग भारी मात्रा में डोप किए गए कम प्रतिरोधकता वाले n-प्रकार की सामग्रियों पर कई से लेकर एक दर्जन माइक्रोन मोटी हल्की मात्रा में डोप की गई उच्च प्रतिरोधकता वाली n-प्रकार की परत का उपयोग करते हैं, जिससे ट्रांजिस्टर का उत्पादन एपिटैक्सियल परत में होता है, जो उच्च प्रतिरोधकता द्वारा आवश्यक उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज और कम सब्सट्रेट प्रतिरोधकता द्वारा आवश्यक कम कलेक्टर श्रृंखला प्रतिरोध के बीच के विरोधाभास को हल करता है।

गैस-फेज एपिटैक्सियल वृद्धि, अर्धचालक क्षेत्र में अधिक परिपक्व एपिटैक्सियल वृद्धि तकनीक का सबसे प्रारंभिक अनुप्रयोग है, जो अर्धचालक विज्ञान के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और अर्धचालक सामग्री और उपकरणों की गुणवत्ता और उनके प्रदर्शन में सुधार में महत्वपूर्ण योगदान देता है। वर्तमान में, अर्धचालक एकल क्रिस्टल एपिटैक्सियल फिल्म तैयार करने की सबसे महत्वपूर्ण विधि रासायनिक वाष्प निक्षेपण (सीवीडी) है। रासायनिक वाष्प निक्षेपण का अर्थ है, ठोस सतह पर गैसीय पदार्थों की रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा ठोस निक्षेप उत्पन्न करने की प्रक्रिया। सीवीडी तकनीक उच्च गुणवत्ता वाली एकल-क्रिस्टल फिल्मों को विकसित कर सकती है, जिससे आवश्यक डोपिंग प्रकार और एपिटैक्सियल मोटाई प्राप्त की जा सकती है, जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन आसानी से संभव हो पाता है, और इसलिए इसका उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उद्योग में, सीवीडी द्वारा तैयार किए गए एपिटैक्सियल वेफर में अक्सर एक या अधिक दबी हुई परतें होती हैं, जिनका उपयोग विसरण या आयन प्रत्यारोपण द्वारा उपकरण संरचना और डोपिंग वितरण को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। सीवीडी एपिटैक्सियल परत के भौतिक गुण मूल पदार्थ से भिन्न होते हैं, और इसमें ऑक्सीजन और कार्बन की मात्रा आमतौर पर बहुत कम होती है, जो इसका लाभ है। हालांकि, सीवीडी एपिटैक्सियल परत में स्व-डोपिंग होने की संभावना अधिक होती है, इसलिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों में स्व-डोपिंग को कम करने के लिए कुछ उपाय करना आवश्यक है। सीवीडी तकनीक अभी भी कुछ पहलुओं में प्रायोगिक प्रक्रिया की अवस्था में है, और इसके निरंतर विकास के लिए गहन शोध की आवश्यकता है।

सीवीडी वृद्धि प्रक्रिया अत्यंत जटिल है। रासायनिक अभिक्रिया में आमतौर पर कई घटक और पदार्थ शामिल होते हैं, जिससे कई मध्यवर्ती उत्पाद बनते हैं। इसमें तापमान, दाब, गैस प्रवाह दर आदि जैसे कई स्वतंत्र चर भी शामिल होते हैं। एपिटैक्सियल प्रक्रिया में क्रमिक रूप से कई चरण होते हैं, जो एक दूसरे के विकास और सुधार में सहायक होते हैं। एपिटैक्सियल प्रक्रिया में कई क्रमिक, परस्पर विस्तारशील और परिपूर्णता लाने वाले चरण होते हैं। सीवीडी एपिटैक्सियल वृद्धि की प्रक्रिया और क्रियाविधि का विश्लेषण करने के लिए, सबसे पहले गैसीय अवस्था में प्रतिक्रियाशील पदार्थों की घुलनशीलता, विभिन्न गैसों के संतुलन आंशिक दाब और गतिज एवं ऊष्मागतिक प्रक्रियाओं को स्पष्ट करना आवश्यक है। इसके बाद, गैसीय अवस्था से सब्सट्रेट की सतह तक प्रतिक्रियाशील गैसों के द्रव्यमान परिवहन, गैस प्रवाह और सब्सट्रेट की सतह के बीच सीमा परत के निर्माण, नाभिक की वृद्धि, साथ ही सतही अभिक्रिया, विसरण और स्थानांतरण को समझना आवश्यक है, जिससे अंततः वांछित फिल्म का निर्माण होता है। सीवीडी वृद्धि प्रक्रिया में, रिएक्टर का विकास और प्रगति महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जो एपिटैक्सियल परत की गुणवत्ता को काफी हद तक निर्धारित करती है। एपिटैक्सियल परत की सतह की आकृति विज्ञान, जाली दोष, अशुद्धियों का वितरण और नियंत्रण, एपिटैक्सियल परत की मोटाई और एकरूपता सीधे उपकरण के प्रदर्शन और उपज को प्रभावित करती है।

–यह लेख द्वारा प्रकाशित किया गया हैवैक्यूम कोटिंग मशीन निर्मातागुआंग्डोंग झेंहुआ