সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক বৃদ্ধির প্রধান পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT), শীর্ষ-বীজযুক্ত দ্রবণ বৃদ্ধি (TSSG), এবং উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা (HT-CVD)।

এর মধ্যে, তুলনামূলকভাবে সহজ সরঞ্জাম সেটআপ, পরিচালনা ও নিয়ন্ত্রণের সহজতা এবং কম সরঞ্জাম ও পরিচালনা খরচের কারণে PVT পদ্ধতি শিল্প উৎপাদনের প্রাথমিক কৌশল হয়ে উঠেছে।

---

PVT পদ্ধতি ব্যবহার করে SiC ক্রিস্টাল বৃদ্ধির মূল প্রযুক্তিগত বিষয়গুলি

PVT পদ্ধতি ব্যবহার করে সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক বৃদ্ধি করতে, বেশ কয়েকটি প্রযুক্তিগত দিক সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে:

1. তাপীয় ক্ষেত্রে গ্রাফাইট পদার্থের বিশুদ্ধতা
   স্ফটিক বৃদ্ধির তাপ ক্ষেত্রে ব্যবহৃত গ্রাফাইট উপকরণগুলিকে কঠোর বিশুদ্ধতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। গ্রাফাইট উপাদানগুলিতে অপরিষ্কারতার পরিমাণ 5×10⁻⁶ এর নিচে এবং অন্তরক ফেল্টের জন্য 10×10⁻⁶ এর নিচে হওয়া উচিত। বিশেষ করে, বোরন (B) এবং অ্যালুমিনিয়াম (Al) এর পরিমাণ 0.1×10⁻⁶ এর নিচে হওয়া উচিত।

2. বীজ স্ফটিকের সঠিক পোলারিটি
   অভিজ্ঞতালব্ধ তথ্য থেকে দেখা যায় যে, C-মুখ (0001) 4H-SiC স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত, যেখানে Si-মুখ (0001) 6H-SiC বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত।

3. অফ-অ্যাক্সিস বীজ স্ফটিকের ব্যবহার
   অক্ষের বাইরের বীজ বৃদ্ধির প্রতিসাম্য পরিবর্তন করতে পারে, স্ফটিকের ত্রুটি কমাতে পারে এবং উন্নত স্ফটিকের গুণমান বৃদ্ধি করতে পারে।

4. নির্ভরযোগ্য বীজ স্ফটিক বন্ধন কৌশল
   বৃদ্ধির সময় স্থিতিশীলতার জন্য বীজ স্ফটিক এবং ধারকের মধ্যে সঠিক বন্ধন অপরিহার্য।

5. গ্রোথ ইন্টারফেসের স্থিতিশীলতা বজায় রাখা
   পুরো স্ফটিক বৃদ্ধি চক্র জুড়ে, উচ্চ-মানের স্ফটিক বিকাশ নিশ্চিত করার জন্য বৃদ্ধির ইন্টারফেসটি স্থিতিশীল থাকতে হবে।

 

---

SiC ক্রিস্টাল বৃদ্ধিতে মূল প্রযুক্তি

1. SiC পাউডারের জন্য ডোপিং প্রযুক্তি

সেরিয়াম (Ce) দিয়ে SiC পাউডার ডোপিং 4H-SiC এর মতো একক পলিটাইপের বৃদ্ধি স্থিতিশীল করতে পারে। অনুশীলনে দেখা গেছে যে Ce ডোপিং করতে পারে:

• SiC স্ফটিকের বৃদ্ধির হার বৃদ্ধি করুন;

• আরও অভিন্ন এবং দিকনির্দেশনামূলক বৃদ্ধির জন্য স্ফটিকের অভিযোজন উন্নত করুন;

• অমেধ্য এবং ত্রুটি হ্রাস করুন;

• স্ফটিকের পিছনের ক্ষয় দমন করুন;

• একক স্ফটিকের ফলনের হার বৃদ্ধি করুন।

2. অক্ষীয় এবং রেডিয়াল তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট নিয়ন্ত্রণ

অক্ষীয় তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টগুলি স্ফটিকের পলিটাইপ এবং বৃদ্ধির হারকে প্রভাবিত করে। খুব ছোট গ্রেডিয়েন্ট পলিটাইপ অন্তর্ভুক্তির দিকে পরিচালিত করতে পারে এবং বাষ্প পর্যায়ে উপাদান পরিবহন হ্রাস করতে পারে। দ্রুত এবং স্থিতিশীল স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য অক্ষীয় এবং রেডিয়াল গ্রেডিয়েন্ট উভয়কেই অপ্টিমাইজ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ গুণমান রয়েছে।

3. বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন (BPD) নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি

SiC স্ফটিকের ক্রিটিক্যাল থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে শিয়ার স্ট্রেসের কারণে মূলত BPD তৈরি হয়, যা স্লিপ সিস্টেমকে সক্রিয় করে। যেহেতু BPD বৃদ্ধির দিকে লম্ব থাকে, তাই সাধারণত স্ফটিকের বৃদ্ধি এবং শীতলকরণের সময় এগুলি দেখা দেয়। অভ্যন্তরীণ চাপ কমিয়ে আনা BPD ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে।

4. বাষ্প পর্যায় রচনা অনুপাত নিয়ন্ত্রণ

বাষ্প পর্যায়ে কার্বন-থেকে-সিলিকন অনুপাত বৃদ্ধি একক পলিটাইপ বৃদ্ধির জন্য একটি প্রমাণিত পদ্ধতি। উচ্চ C/Si অনুপাত ম্যাক্রোস্টেপ গুচ্ছকরণ হ্রাস করে এবং বীজ স্ফটিক থেকে পৃষ্ঠের উত্তরাধিকার ধরে রাখে, এইভাবে অবাঞ্ছিত পলিটাইপ গঠন দমন করে।

5. কম চাপের বৃদ্ধির কৌশল

স্ফটিক বৃদ্ধির সময় চাপের ফলে বাঁকা জালির সমতল, ফাটল এবং উচ্চতর BPD ঘনত্ব দেখা দিতে পারে। এই ত্রুটিগুলি এপিট্যাক্সিয়াল স্তরগুলিতে ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং ডিভাইসের কর্মক্ষমতাকে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করতে পারে।

অভ্যন্তরীণ স্ফটিক চাপ কমানোর জন্য বেশ কয়েকটি কৌশলের মধ্যে রয়েছে:

• প্রায় ভারসাম্যপূর্ণ বৃদ্ধির জন্য তাপীয় ক্ষেত্র বিতরণ এবং প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি সামঞ্জস্য করা;

• ক্রুসিবল ডিজাইনের অপ্টিমাইজেশন যাতে স্ফটিকটি যান্ত্রিক বাধা ছাড়াই অবাধে বৃদ্ধি পেতে পারে;

• বীজ এবং গ্রাফাইটের মধ্যে তাপীয় প্রসারণের অমিল কমাতে বীজ ধারক কনফিগারেশন উন্নত করা, প্রায়শই বীজ এবং ধারকের মধ্যে 2 মিমি ব্যবধান রেখে;

• অ্যানিলিং প্রক্রিয়াগুলি পরিশোধন করা, চুল্লির সাথে স্ফটিককে ঠান্ডা হতে দেওয়া এবং অভ্যন্তরীণ চাপ সম্পূর্ণরূপে উপশম করার জন্য তাপমাত্রা এবং সময়কাল সামঞ্জস্য করা।

---

SiC ক্রিস্টাল গ্রোথ প্রযুক্তির প্রবণতা

১. বৃহত্তর স্ফটিক আকার
SiC সিঙ্গেল ক্রিস্টাল ব্যাস মাত্র কয়েক মিলিমিটার থেকে বেড়ে ৬-ইঞ্চি, ৮-ইঞ্চি, এমনকি ১২-ইঞ্চি ওয়েফারে পরিণত হয়েছে। বৃহত্তর ওয়েফার উৎপাদন দক্ষতা বৃদ্ধি করে এবং খরচ কমায়, একই সাথে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশনের চাহিদা পূরণ করে।

2. উচ্চতর স্ফটিক গুণমান
উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ডিভাইসের জন্য উচ্চ-মানের SiC স্ফটিক অপরিহার্য। উল্লেখযোগ্য উন্নতি সত্ত্বেও, বর্তমান স্ফটিকগুলিতে এখনও মাইক্রোপাইপ, স্থানচ্যুতি এবং অমেধ্যের মতো ত্রুটি রয়েছে, যা ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতা হ্রাস করতে পারে।

৩. খরচ কমানো
SiC স্ফটিক উৎপাদন এখনও তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল, যা ব্যাপকভাবে গ্রহণযোগ্যতা সীমিত করে। বাজারের অ্যাপ্লিকেশন সম্প্রসারণের জন্য অনুকূলিত বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে খরচ হ্রাস করা, উৎপাদন দক্ষতা বৃদ্ধি করা এবং কাঁচামালের খরচ কমানো অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

৪. বুদ্ধিমান উৎপাদন
কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং বৃহৎ ডেটা প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, SiC স্ফটিকের বৃদ্ধি বুদ্ধিমান, স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়ার দিকে এগিয়ে যাচ্ছে। সেন্সর এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা রিয়েল-টাইমে বৃদ্ধির অবস্থা পর্যবেক্ষণ এবং সামঞ্জস্য করতে পারে, প্রক্রিয়ার স্থিতিশীলতা এবং ভবিষ্যদ্বাণীযোগ্যতা উন্নত করে। ডেটা বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া পরামিতি এবং স্ফটিকের গুণমানকে আরও অপ্টিমাইজ করতে পারে।

উচ্চ-মানের SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধি প্রযুক্তির বিকাশ সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ গবেষণায় একটি প্রধান ফোকাস। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, স্ফটিক বৃদ্ধির পদ্ধতিগুলি বিকশিত এবং উন্নত হতে থাকবে, যা উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-ক্ষমতা সম্পন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে SiC অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি শক্ত ভিত্তি প্রদান করবে।