প্রশ্ন: SiC ওয়েফার স্লাইসিং এবং প্রক্রিয়াকরণে ব্যবহৃত প্রধান প্রযুক্তিগুলি কী কী?
A:সিলিকন কার্বাইড (SiC) হীরার পরেই দ্বিতীয় স্থানে রয়েছে এবং এটি একটি অত্যন্ত শক্ত এবং ভঙ্গুর উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়। কাটা প্রক্রিয়া, যার মধ্যে বড় স্ফটিকগুলিকে পাতলা ওয়েফারে কাটা জড়িত, সময়সাপেক্ষ এবং চিপিংয়ের প্রবণতা রয়েছে। প্রথম পদক্ষেপ হিসেবেসিআইসিএকক স্ফটিক প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে, স্লাইসিংয়ের গুণমান পরবর্তী গ্রাইন্ডিং, পলিশিং এবং পাতলাকরণকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। স্লাইসিং প্রায়শই পৃষ্ঠ এবং ভূপৃষ্ঠের উপর ফাটল তৈরি করে, যার ফলে ওয়েফার ভাঙনের হার এবং উৎপাদন খরচ বৃদ্ধি পায়। অতএব, স্লাইসিংয়ের সময় পৃষ্ঠের ফাটলের ক্ষতি নিয়ন্ত্রণ করা SiC ডিভাইস তৈরির অগ্রগতির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
বর্তমানে প্রকাশিত SiC স্লাইসিং পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে স্থির-ঘষিয়া তুলিয়া ফেলা, মুক্ত-ঘষিয়া তুলিয়া ফেলা, লেজার কাটিং, স্তর স্থানান্তর (ঠান্ডা পৃথকীকরণ) এবং বৈদ্যুতিক স্রাব স্লাইসিং। এর মধ্যে, স্থির হীরার ঘষিয়া তুলিয়া ফেলার যন্ত্র দিয়ে মাল্টি-ওয়্যার স্লাইসিং রেসিপ্রোকেটিং হল SiC একক স্ফটিক প্রক্রিয়াকরণের জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি। তবে, ইনগটের আকার 8 ইঞ্চি এবং তার বেশি হওয়ার সাথে সাথে, উচ্চ সরঞ্জামের চাহিদা, খরচ এবং কম দক্ষতার কারণে ঐতিহ্যবাহী তারের করাত কম ব্যবহারিক হয়ে ওঠে। স্বল্প-ব্যয়, কম-ক্ষতি, উচ্চ-দক্ষতা স্লাইসিং প্রযুক্তির জরুরি প্রয়োজন।
প্রশ্ন: ঐতিহ্যবাহী মাল্টি-ওয়্যার কাটিং এর তুলনায় লেজার স্লাইসিং এর সুবিধা কী কী?
উত্তর: ঐতিহ্যবাহী তারের করাত কাটাসিআইসি ইনগটএকটি নির্দিষ্ট দিক বরাবর কয়েকশ মাইক্রন পুরু টুকরো তৈরি করা হয়। এরপর স্লাইসগুলিকে হীরার স্লারি ব্যবহার করে করাতের চিহ্ন এবং ভূপৃষ্ঠের ক্ষতি দূর করার জন্য পিষে ফেলা হয়, তারপরে রাসায়নিক যান্ত্রিক পলিশিং (CMP) করা হয় যাতে বিশ্বব্যাপী সমতলকরণ করা যায় এবং অবশেষে SiC ওয়েফার তৈরির জন্য পরিষ্কার করা হয়।
তবে, SiC-এর উচ্চ কঠোরতা এবং ভঙ্গুরতার কারণে, এই পদক্ষেপগুলি সহজেই বিকৃত, ফাটল, ভাঙ্গনের হার বৃদ্ধি, উচ্চ উৎপাদন খরচ এবং উচ্চ পৃষ্ঠের রুক্ষতা এবং দূষণ (ধুলো, বর্জ্য জল ইত্যাদি) সৃষ্টি করতে পারে। উপরন্তু, তারের করাত ধীর এবং কম ফলন দেয়। অনুমান দেখায় যে ঐতিহ্যবাহী মাল্টি-ওয়্যার স্লাইসিং মাত্র 50% উপাদান ব্যবহার অর্জন করে এবং পলিশিং এবং গ্রাইন্ডিংয়ের পরে 75% পর্যন্ত উপাদান নষ্ট হয়ে যায়। প্রাথমিক বিদেশী উৎপাদন তথ্য নির্দেশ করে যে 10,000 ওয়েফার তৈরি করতে প্রায় 273 দিন একটানা 24-ঘন্টা উৎপাদন সময় লাগতে পারে - যা খুব সময়সাপেক্ষ।
দেশীয়ভাবে, অনেক SiC স্ফটিক বৃদ্ধিকারী কোম্পানি চুল্লির ক্ষমতা বৃদ্ধির উপর মনোযোগ দিচ্ছে। তবে, কেবল উৎপাদন বৃদ্ধির পরিবর্তে, ক্ষতি কীভাবে কমানো যায় তা বিবেচনা করা আরও গুরুত্বপূর্ণ - বিশেষ করে যখন স্ফটিক বৃদ্ধির ফলন এখনও সর্বোত্তম নয়।
লেজার স্লাইসিং সরঞ্জামগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে উপাদানের ক্ষতি কমাতে এবং ফলন উন্নত করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি একক 20 মিমি ব্যবহার করেসিআইসি ইনগট:তারের করাত দিয়ে ৩৫০ মাইক্রোমিটার পুরুত্বের প্রায় ৩০টি ওয়েফার তৈরি করা যায়। লেজার স্লাইসিং ৫০টিরও বেশি ওয়েফার তৈরি করতে পারে। যদি ওয়েফারের পুরুত্ব ২০০ মাইক্রোমিটারে কমানো হয়, তাহলে একই ইনগট থেকে ৮০টিরও বেশি ওয়েফার তৈরি করা যেতে পারে। ৬ ইঞ্চি এবং তার চেয়ে ছোট ওয়েফারের জন্য ওয়্যার সয়িং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হলেও, ৮ ইঞ্চির SiC ইনগট কেটে ফেলতে ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতিতে ১০-১৫ দিন সময় লাগতে পারে, যার জন্য উচ্চমানের সরঞ্জামের প্রয়োজন হয় এবং কম দক্ষতার সাথে উচ্চ খরচ হয়। এই পরিস্থিতিতে, লেজার স্লাইসিংয়ের সুবিধাগুলি স্পষ্ট হয়ে ওঠে, যা এটিকে ৮ ইঞ্চি ওয়েফারের জন্য মূলধারার ভবিষ্যতের প্রযুক্তিতে পরিণত করে।
লেজার কাটার মাধ্যমে, প্রতি ৮-ইঞ্চি ওয়েফার কাটার সময় ২০ মিনিটেরও কম হতে পারে, এবং প্রতি ওয়েফারের উপাদানের ক্ষতি ৬০ মাইক্রোমিটারেরও কম হতে পারে।
সংক্ষেপে, মাল্টি-ওয়্যার কাটিং-এর তুলনায়, লেজার স্লাইসিং উচ্চ গতি, ভালো ফলন, কম উপাদানের ক্ষতি এবং পরিষ্কার প্রক্রিয়াকরণ প্রদান করে।
প্রশ্ন: SiC লেজার স্লাইসিংয়ের প্রধান প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জগুলি কী কী?
উত্তর: লেজার স্লাইসিং প্রক্রিয়া দুটি প্রধান ধাপ জড়িত: লেজার পরিবর্তন এবং ওয়েফার পৃথকীকরণ।
লেজার পরিবর্তনের মূল বিষয় হল রশ্মি গঠন এবং প্যারামিটার অপ্টিমাইজেশন। লেজারের শক্তি, স্পট ব্যাস এবং স্ক্যান গতির মতো পরামিতিগুলি উপাদান বিমোচনের গুণমান এবং পরবর্তী ওয়েফার পৃথকীকরণের সাফল্যকে প্রভাবিত করে। পরিবর্তিত অঞ্চলের জ্যামিতি পৃষ্ঠের রুক্ষতা এবং পৃথকীকরণের অসুবিধা নির্ধারণ করে। উচ্চ পৃষ্ঠের রুক্ষতা পরে গ্রাইন্ডিংকে জটিল করে তোলে এবং উপাদানের ক্ষতি বাড়ায়।
পরিবর্তনের পর, ওয়েফার বিচ্ছেদ সাধারণত শিয়ার ফোর্সের মাধ্যমে অর্জন করা হয়, যেমন ঠান্ডা ফ্র্যাকচার বা যান্ত্রিক চাপ। কিছু গার্হস্থ্য সিস্টেম পৃথকীকরণের জন্য কম্পন প্ররোচিত করার জন্য অতিস্বনক ট্রান্সডিউসার ব্যবহার করে, তবে এটি চিপিং এবং প্রান্ত ত্রুটি সৃষ্টি করতে পারে, যা চূড়ান্ত ফলন হ্রাস করে।
যদিও এই দুটি ধাপ সহজাতভাবে কঠিন নয়, স্ফটিকের মানের অসঙ্গতি - বিভিন্ন বৃদ্ধি প্রক্রিয়া, ডোপিং স্তর এবং অভ্যন্তরীণ চাপ বিতরণের কারণে - স্লাইসিং অসুবিধা, ফলন এবং উপাদান ক্ষতির উপর উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাব ফেলে। শুধুমাত্র সমস্যাযুক্ত ক্ষেত্রগুলি চিহ্নিত করা এবং লেজার স্ক্যানিং জোনগুলি সামঞ্জস্য করলে ফলাফল উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত নাও হতে পারে।
ব্যাপকভাবে গ্রহণের মূল চাবিকাঠি হলো এমন উদ্ভাবনী পদ্ধতি এবং সরঞ্জাম তৈরি করা যা বিভিন্ন নির্মাতাদের কাছ থেকে বিস্তৃত স্ফটিক গুণাবলীর সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে, প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি অপ্টিমাইজ করতে পারে এবং সর্বজনীন প্রযোজ্যতার সাথে লেজার স্লাইসিং সিস্টেম তৈরি করতে পারে।
প্রশ্ন: SiC ছাড়াও অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের ক্ষেত্রে কি লেজার স্লাইসিং প্রযুক্তি প্রয়োগ করা যেতে পারে?
উত্তর: লেজার কাটিং প্রযুক্তি ঐতিহাসিকভাবে বিভিন্ন ধরণের উপকরণে প্রয়োগ করা হয়েছে। সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে, এটি প্রাথমিকভাবে ওয়েফার ডাইসিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হত এবং তারপর থেকে এটি বৃহৎ বাল্ক একক স্ফটিক কাটার ক্ষেত্রে প্রসারিত হয়েছে।
SiC এর বাইরে, লেজার স্লাইসিং অন্যান্য শক্ত বা ভঙ্গুর পদার্থ যেমন হীরা, গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN), এবং গ্যালিয়াম অক্সাইড (Ga₂O₃) এর জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। এই উপকরণগুলির উপর প্রাথমিক গবেষণায় সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনের জন্য লেজার স্লাইসিংয়ের সম্ভাব্যতা এবং সুবিধাগুলি প্রমাণিত হয়েছে।
প্রশ্ন: বর্তমানে কি পরিপক্ক দেশীয় লেজার স্লাইসিং সরঞ্জাম পণ্য আছে? আপনার গবেষণা কোন পর্যায়ে আছে?
উত্তর: বৃহৎ ব্যাসের SiC লেজার স্লাইসিং সরঞ্জামগুলিকে 8-ইঞ্চি SiC ওয়েফার উৎপাদনের ভবিষ্যতের জন্য ব্যাপকভাবে মূল সরঞ্জাম হিসাবে বিবেচনা করা হয়। বর্তমানে, শুধুমাত্র জাপানই এই ধরনের সিস্টেম সরবরাহ করতে পারে এবং এগুলি ব্যয়বহুল এবং রপ্তানি বিধিনিষেধের অধীন।
SiC উৎপাদন পরিকল্পনা এবং বিদ্যমান তারের করাতের ক্ষমতার উপর ভিত্তি করে, লেজার স্লাইসিং/থিনিং সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ চাহিদা প্রায় 1,000 ইউনিট বলে অনুমান করা হচ্ছে। প্রধান দেশীয় কোম্পানিগুলি উন্নয়নে প্রচুর বিনিয়োগ করেছে, কিন্তু কোনও পরিপক্ক, বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ দেশীয় সরঞ্জাম এখনও শিল্প স্থাপনে পৌঁছায়নি।
গবেষণা দলগুলি ২০০১ সাল থেকে মালিকানাধীন লেজার লিফট-অফ প্রযুক্তি তৈরি করে আসছে এবং এখন এটিকে বৃহৎ ব্যাসের SiC লেজার স্লাইসিং এবং থিনিং পর্যন্ত প্রসারিত করেছে। তারা একটি প্রোটোটাইপ সিস্টেম এবং স্লাইসিং প্রক্রিয়া তৈরি করেছে যা নিম্নলিখিতগুলি করতে সক্ষম: ৪-৬ ইঞ্চি আধা-অন্তরক SiC ওয়েফার কাটা এবং পাতলা করা ৬-৮ ইঞ্চি পরিবাহী SiC ইনগট কাটা কর্মক্ষমতা মানদণ্ড: ৬-৮ ইঞ্চি আধা-অন্তরক SiC: স্লাইসিং সময় ১০-১৫ মিনিট/ওয়েফার; উপাদান ক্ষতি <৩০ μm6-৮ ইঞ্চি পরিবাহী SiC: স্লাইসিং সময় ১৪-২০ মিনিট/ওয়েফার; উপাদান ক্ষতি <৬০ μm
আনুমানিক ওয়েফারের ফলন ৫০% এরও বেশি বৃদ্ধি পেয়েছে
স্লাইসিং-এর পর, ওয়েফারগুলি গ্রাইন্ডিং এবং পলিশিংয়ের পরে জ্যামিতির জন্য জাতীয় মান পূরণ করে। গবেষণায় আরও দেখা গেছে যে লেজার-প্ররোচিত তাপীয় প্রভাব ওয়েফারগুলিতে চাপ বা জ্যামিতির উপর উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাব ফেলে না।
হীরা, GaN, এবং Ga₂O₃ একক স্ফটিক কাটার সম্ভাব্যতা যাচাইয়ের জন্যও একই সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয়েছে।
পোস্টের সময়: মে-২৩-২০২৫