উচ্চ-মানের সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক প্রস্তুতির জন্য মূল বিবেচ্য বিষয়গুলি

সিলিকন একক স্ফটিক প্রস্তুতির প্রধান পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে: ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT), শীর্ষ-বীজযুক্ত দ্রবণ বৃদ্ধি (TSSG), এবং উচ্চ-তাপমাত্রা রাসায়নিক বাষ্প জমা (HT-CVD)। এর মধ্যে, PVT পদ্ধতিটি তার সহজ সরঞ্জাম, নিয়ন্ত্রণের সহজতা এবং কম সরঞ্জাম এবং পরিচালনা খরচের কারণে শিল্প উৎপাদনে ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়।

সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকের PVT বৃদ্ধির জন্য মূল প্রযুক্তিগত পয়েন্টগুলি

ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT) পদ্ধতি ব্যবহার করে সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক বৃদ্ধি করার সময়, নিম্নলিখিত প্রযুক্তিগত দিকগুলি বিবেচনা করা উচিত:

1. গ্রোথ চেম্বারে গ্রাফাইট উপাদানের বিশুদ্ধতা: গ্রাফাইট উপাদানগুলিতে অপরিষ্কারতার পরিমাণ 5×10⁻⁶ এর নিচে হতে হবে, যেখানে ইনসুলেশন ফেল্টে অপরিষ্কারের পরিমাণ 10×10⁻⁶ এর নিচে হতে হবে। B এবং Al এর মতো উপাদানগুলি 0.1×10⁻⁶ এর নিচে রাখতে হবে।
2. সঠিক বীজ স্ফটিক পোলারিটি নির্বাচন: অভিজ্ঞতালব্ধ গবেষণায় দেখা গেছে যে C (0001) মুখ 4H-SiC স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত, যেখানে Si (0001) মুখ 6H-SiC স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য ব্যবহৃত হয়।
3. অফ-অ্যাক্সিস বীজ স্ফটিকের ব্যবহার: অফ-অ্যাক্সিস বীজ স্ফটিক স্ফটিকের বৃদ্ধির প্রতিসাম্য পরিবর্তন করতে পারে, স্ফটিকের ত্রুটি হ্রাস করতে পারে।
4. উচ্চমানের বীজ স্ফটিক বন্ধন প্রক্রিয়া।
5. বৃদ্ধি চক্রের সময় স্ফটিক বৃদ্ধি ইন্টারফেসের স্থিতিশীলতা বজায় রাখা।

সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য মূল প্রযুক্তি

1. সিলিকন কার্বাইড পাউডারের জন্য ডোপিং প্রযুক্তি
   সিলিকন কার্বাইড পাউডারে উপযুক্ত পরিমাণে Ce দিয়ে ডোপিং করলে 4H-SiC একক স্ফটিকের বৃদ্ধি স্থিতিশীল হতে পারে। ব্যবহারিক ফলাফল দেখায় যে Ce ডোপিং করতে পারে:

• সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকের বৃদ্ধির হার বৃদ্ধি করুন।
• স্ফটিকের বৃদ্ধির অভিযোজন নিয়ন্ত্রণ করুন, এটিকে আরও অভিন্ন এবং নিয়মিত করুন।
• অপবিত্রতা গঠন দমন করে, ত্রুটি হ্রাস করে এবং একক-স্ফটিক এবং উচ্চ-মানের স্ফটিক উৎপাদন সহজতর করে।
• স্ফটিকের পিছনের ক্ষয় রোধ করে এবং একক-স্ফটিকের ফলন উন্নত করে।

• অক্ষীয় এবং রেডিয়াল তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি
  অক্ষীয় তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট প্রাথমিকভাবে স্ফটিকের বৃদ্ধির ধরণ এবং দক্ষতাকে প্রভাবিত করে। অত্যধিক ছোট তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট পলিক্রিস্টালাইন গঠনের দিকে পরিচালিত করতে পারে এবং বৃদ্ধির হার হ্রাস করতে পারে। সঠিক অক্ষীয় এবং রেডিয়াল তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টগুলি স্থিতিশীল স্ফটিকের গুণমান বজায় রেখে দ্রুত SiC স্ফটিক বৃদ্ধিকে সহজতর করে।
• বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন (BPD) নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি
  BPD ত্রুটিগুলি মূলত তখনই দেখা দেয় যখন স্ফটিকের শিয়ার স্ট্রেস SiC-এর ক্রিটিক্যাল শিয়ার স্ট্রেসকে ছাড়িয়ে যায়, যা স্লিপ সিস্টেমকে সক্রিয় করে। যেহেতু BPD গুলি স্ফটিকের বৃদ্ধির দিকে লম্ব থাকে, তাই এগুলি প্রাথমিকভাবে স্ফটিকের বৃদ্ধি এবং শীতলকরণের সময় তৈরি হয়।
• বাষ্প পর্যায় রচনা অনুপাত সমন্বয় প্রযুক্তি
  বৃদ্ধির পরিবেশে কার্বন-থেকে-সিলিকন অনুপাত বৃদ্ধি একক-স্ফটিক বৃদ্ধি স্থিতিশীল করার জন্য একটি কার্যকর ব্যবস্থা। উচ্চতর কার্বন-থেকে-সিলিকন অনুপাত বৃহৎ ধাপের গুচ্ছকরণ হ্রাস করে, বীজ স্ফটিক পৃষ্ঠের বৃদ্ধির তথ্য সংরক্ষণ করে এবং পলিটাইপ গঠন দমন করে।
• নিম্ন-চাপ নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি
  স্ফটিক বৃদ্ধির সময় চাপের ফলে স্ফটিকের সমতলগুলি বাঁকতে পারে, যার ফলে স্ফটিকের গুণমান খারাপ হতে পারে এমনকি ফাটলও দেখা দিতে পারে। উচ্চ চাপ বেসাল সমতল স্থানচ্যুতিও বৃদ্ধি করে, যা এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের গুণমান এবং ডিভাইসের কর্মক্ষমতাকে প্রতিকূলভাবে প্রভাবিত করতে পারে।

৬-ইঞ্চি SiC ওয়েফার স্ক্যানিং ছবি

স্ফটিকের চাপ কমানোর পদ্ধতি:

• SiC একক স্ফটিকের প্রায় ভারসাম্যপূর্ণ বৃদ্ধি সক্ষম করতে তাপমাত্রা ক্ষেত্র বিতরণ এবং প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করুন।
• ন্যূনতম সীমাবদ্ধতার সাথে বিনামূল্যে স্ফটিক বৃদ্ধির অনুমতি দেওয়ার জন্য ক্রুসিবল কাঠামোটি অপ্টিমাইজ করুন।
• বীজ স্ফটিক এবং গ্রাফাইট ধারকের মধ্যে তাপীয় প্রসারণের অমিল কমাতে বীজ স্ফটিক স্থিরকরণ কৌশলগুলি পরিবর্তন করুন। একটি সাধারণ পদ্ধতি হল বীজ স্ফটিক এবং গ্রাফাইট ধারকের মধ্যে 2 মিমি ব্যবধান রাখা।
• অভ্যন্তরীণ চাপ সম্পূর্ণরূপে মুক্ত করার জন্য ইন-সিটু ফার্নেস অ্যানিলিং বাস্তবায়ন, অ্যানিলিং তাপমাত্রা এবং সময়কাল সামঞ্জস্য করে অ্যানিলিং প্রক্রিয়া উন্নত করুন।

সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল গ্রোথ প্রযুক্তির ভবিষ্যতের প্রবণতা

সামনের দিকে তাকালে, উচ্চ-মানের SiC একক স্ফটিক প্রস্তুতি প্রযুক্তি নিম্নলিখিত দিকগুলিতে বিকশিত হবে:

1. বৃহৎ আকারের বৃদ্ধি
   সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিকের ব্যাস কয়েক মিলিমিটার থেকে 6-ইঞ্চি, 8-ইঞ্চি এবং এমনকি 12-ইঞ্চি আকারে বিকশিত হয়েছে। বড় ব্যাসের SiC স্ফটিকগুলি উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করে, খরচ কমায় এবং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ডিভাইসের চাহিদা পূরণ করে।
2. উচ্চমানের বৃদ্ধি
   উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ডিভাইসের জন্য উচ্চ-মানের SiC একক স্ফটিক অপরিহার্য। যদিও উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি হয়েছে, তবুও মাইক্রোপাইপ, স্থানচ্যুতি এবং অমেধ্যের মতো ত্রুটিগুলি এখনও বিদ্যমান, যা ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে।
3. খরচ কমানো
   SiC স্ফটিক প্রস্তুতির উচ্চ ব্যয় নির্দিষ্ট কিছু ক্ষেত্রে এর প্রয়োগকে সীমিত করে। বৃদ্ধি প্রক্রিয়াগুলি অনুকূলকরণ, উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করা এবং কাঁচামালের খরচ কমানো উৎপাদন ব্যয় কমাতে সাহায্য করতে পারে।
4. বুদ্ধিমান বৃদ্ধি
   কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং বিগ ডেটার অগ্রগতির সাথে সাথে, SiC স্ফটিক বৃদ্ধি প্রযুক্তি ক্রমবর্ধমানভাবে বুদ্ধিমান সমাধান গ্রহণ করবে। সেন্সর এবং স্বয়ংক্রিয় সিস্টেম ব্যবহার করে রিয়েল-টাইম পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়ার স্থিতিশীলতা এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্যতা বৃদ্ধি করবে। উপরন্তু, বিগ ডেটা বিশ্লেষণ বৃদ্ধির পরামিতিগুলিকে অপ্টিমাইজ করতে পারে, স্ফটিকের গুণমান এবং উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করতে পারে।

উচ্চ-মানের সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক প্রস্তুতি প্রযুক্তি সেমিকন্ডাক্টর উপাদান গবেষণায় একটি মূল ফোকাস। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, SiC স্ফটিক বৃদ্ধির কৌশলগুলি বিকশিত হতে থাকবে, যা উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-শক্তি ক্ষেত্রে প্রয়োগের জন্য একটি শক্ত ভিত্তি প্রদান করবে।