ڈائمنڈ سیمیکمڈکٹر کی صنعتی کاری کا چیلنج

فی الحال ، ڈائمنڈ سیمیکمڈکٹرز تحقیق اور ترقی سے عملی ایپلی کیشنز میں منتقلی کے ایک اہم مرحلے پر ہیں۔ اگرچہ انھوں نے تھرمل کوندکٹو سبسٹریٹس اور تابکاری کے پتہ لگانے والے شعبوں میں درخواست کے کچھ نتائج حاصل کیے ہیں ، لیکن پھر بھی انہیں بہت سارے چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔

 

ہیرا سیمیکمڈکٹرز کی صنعتی کاری کے لئے مادی نمو بنیادی چیلنج ہے۔ موجودہ مرکزی دھارے میں 12 انچ سلیکن ویفرز نے بڑی بڑی - پیمانے کی ایپلی کیشنز حاصل کی ہیں ، جو چپس کی یونٹ لاگت کو نمایاں طور پر کم کرسکتی ہیں ، جبکہ ڈائمنڈ سنگل کرسٹل سبسٹریٹس کا سائز 8 انچ سے بہت چھوٹا ہے ، جس سے براہ راست چپ انضمام اور پیداوار کو محدود کیا جاتا ہے۔ چھوٹے سائز کے ذیلی ذخیرے نہ صرف بڑے - کثافت کی ترتیب کو بڑے - پیمانے پر مربوط سرکٹس کی ضروریات کو پورا کرنے میں ناکام رہتے ہیں ، بلکہ سامان کی فرسودگی ، خام مال کی کھپت ، اور دیگر مشترکہ اخراجات ، قیمتوں کی مسابقت کو کمزور کرتے ہیں۔

 

تیاری کی ٹکنالوجی میں بھی رکاوٹیں ہیں۔ کیمیائی بخارات جمع (سی وی ڈی) مرکزی دھارے میں شامل طریقہ ہے ، لیکن شرح نمو فی گھنٹہ دسیوں مائکرو میٹر میں صرف چند مائکرو میٹر ہے ، جس کی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کی موثر پیداوار کی ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہے۔ اس کے لئے متعدد پیرامیٹرز کے عین مطابق کنٹرول کی بھی ضرورت ہے ، اور سامان اور آپریٹنگ اخراجات زیادہ ہیں۔ اگرچہ اعلی درجہ حرارت اور ہائی پریشر کا طریقہ (HTHP) ہیرا پیدا کرسکتا ہے ، لیکن یہ نجاست اور نقائص متعارف کرانے کا خطرہ ہے ، اور سیمیکمڈکٹرز میں براہ راست استعمال نہیں کیا جاسکتا ہے۔ تاہم ، سی وی ڈی کے طریقہ کار کے ذریعہ تیار کردہ ہیرے کی کرسٹل معیار اور یکسانیت کو اب بھی بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔

 

ڈوپنگ ٹکنالوجی کے لحاظ سے ، P - دونوں قسم اور N - دونوں قسم ایک مخمصے میں ہیں۔ پی - ٹائپ ڈوپنگ بنیادی طور پر بوران ایٹموں پر انحصار کرتی ہے ، لیکن بوران کی آئنائزیشن انرجی 0.37EV تک زیادہ ہے ، جس سے کمرے کے درجہ حرارت پر مکمل طور پر آئنائز کرنا مشکل ہوجاتا ہے اور اس کے نتیجے میں انتہائی کم کیریئر حراستی ہوتی ہے۔ اگر حراستی کو بڑھانے کے لئے بھاری ڈوپنگ کی جاتی ہے تو ، اس سے جعلی تناؤ اور سطح کے نقائص میں اضافہ ہوگا ، الیکٹران ہول کی بحالی کو تیز کردے گا ، اور وولٹیج اور مزاحمت پر آلہ کی باری - میں اضافہ ہوگا۔

نظریہ میں ، n - ٹائپ ڈوپنگ فاسفورس ایٹموں کا استعمال کرسکتی ہے ، لیکن ان کا جوہری رداس کاربن ایٹموں سے کہیں زیادہ بڑا ہے ، جو ڈوپنگ کے دوران سخت جالی مسخ کا سبب بن سکتا ہے۔ اس مسخ سے کیریئر بکھرنے کے امکان کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے ، جس کی وجہ سے نقل و حرکت میں تیزی سے کمی واقع ہوتی ہے۔ فی الحال ، اعلی حراستی اور اعلی - کوالٹی N - ڈوپڈ ڈائمنڈ ٹائپ کرنا ابھی بھی مشکل ہے ، جو متعلقہ آلات کی اطلاق کو محدود کرتا ہے۔

 

تاہم ، کچھ ماہرین نے پیش گوئی کی ہے کہ اگلے 3-5 سالوں میں 4 - انچ ڈائمنڈ سبسٹریٹس سے بڑے پیمانے پر پیداوار حاصل کرنے کی توقع کی جاتی ہے ، اور ان کی عمدہ چالکتا کی خصوصیات سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ وسیع بینڈ گیپ سیمیکمڈکٹرز میں پی قسم کے موثر ڈیوائسز کی کمی کے عالمی مسئلے کو حل کریں گے۔

 

ڈیوائس مینوفیکچرنگ میں ، روایتی سیمیکمڈکٹر کے عمل میں ہیرے کے ساتھ کم مطابقت نہیں ہے۔ فوٹوولیتوگرافی کے عمل میں ، ہیرے کی سطح کی خصوصیات خاص ہیں ، اور عام فوٹوورسٹ کو یکساں طور پر عمل کرنا مشکل ہے ، جو آسانی سے پیٹرن مسخ اور ناہموار خطوط کا باعث بن سکتا ہے۔ اینچنگ کے عمل میں ، ڈائمنڈ میں انتہائی مضبوط کیمیائی استحکام ہوتا ہے ، اور زیادہ تر روایتی اٹچنٹس کے کمزور اثرات ہوتے ہیں ، جس کی وجہ سے اینچنگ کی گہرائی اور شکل کو درست طریقے سے کنٹرول کرنا مشکل ہوجاتا ہے۔

 

ڈائمنڈ کی سپر ہارڈ پراپرٹیز پروسیسنگ کے ل challenges چیلنجز بھی ہیں۔ سلکان اور سلیکن کاربائڈ پالش پیڈوں کو جوہری سطح کے چپٹا پن (0.1nm سے کم یا اس کے برابر کھردری RMS) حاصل کرنے کی ضرورت ہے ، جبکہ ڈائمنڈ میں انتہائی اعلی سختی اور عام پیسنے والے ٹولز تیزی سے ختم ہوجاتے ہیں۔ یہاں تک کہ ڈائمنڈ پیسنے والے پہیے کے باوجود ، ابھی بھی کم کارکردگی اور آسان تھرمل نقصان جیسے مسائل موجود ہیں ، جس کی وجہ سے "سبسٹریٹ لیول" سطح کے معیار کی ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہوجاتا ہے۔