পাওয়ার ডিভাইসের জন্য SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার - 4H-SiC, N-টাইপ, কম ত্রুটি ঘনত্ব
বিস্তারিত চিত্র


ভূমিকা
SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার আধুনিক উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের মূলে রয়েছে, বিশেষ করে যেগুলি উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-তাপমাত্রা অপারেশনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। সিলিকন কার্বাইড এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের সংক্ষিপ্ত রূপ, একটি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার একটি উচ্চ-মানের, পাতলা SiC এপিট্যাক্সিয়াল স্তর নিয়ে গঠিত যা একটি বাল্ক SiC সাবস্ট্রেটের উপরে উত্থিত হয়। প্রচলিত সিলিকন-ভিত্তিক ওয়েফারের তুলনায় এর উচ্চতর ভৌত এবং ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্যের কারণে বৈদ্যুতিক যানবাহন, স্মার্ট গ্রিড, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি ব্যবস্থা এবং মহাকাশে SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার প্রযুক্তির ব্যবহার দ্রুত সম্প্রসারিত হচ্ছে।
SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের তৈরির নীতিমালা
একটি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার তৈরির জন্য অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) প্রক্রিয়া প্রয়োজন। এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটি সাধারণত 1500°C এর বেশি তাপমাত্রায় সাইলেন (SiH₄), প্রোপেন (C₃H₈) এবং হাইড্রোজেন (H₂) এর মতো গ্যাস ব্যবহার করে একটি মনোক্রিস্টালাইন SiC সাবস্ট্রেটে জন্মানো হয়। এই উচ্চ-তাপমাত্রার এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি চমৎকার স্ফটিক সারিবদ্ধকরণ এবং এপিট্যাক্সিয়াল স্তর এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে ন্যূনতম ত্রুটি নিশ্চিত করে।
প্রক্রিয়াটিতে বেশ কয়েকটি মূল পর্যায় অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:
-
সাবস্ট্রেট প্রস্তুতি: বেস SiC ওয়েফারটি পরিষ্কার এবং পালিশ করা হয় যাতে পারমাণবিক মসৃণতা থাকে।
-
সিভিডি বৃদ্ধি: একটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা চুল্লিতে, গ্যাসগুলি বিক্রিয়া করে সাবস্ট্রেটের উপর একটি একক-স্ফটিক SiC স্তর জমা করে।
-
ডোপিং নিয়ন্ত্রণ: কাঙ্ক্ষিত বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য এপিট্যাক্সির সময় এন-টাইপ বা পি-টাইপ ডোপিং চালু করা হয়।
-
পরিদর্শন এবং পরিমাপবিদ্যা: স্তরের পুরুত্ব, ডোপিং ঘনত্ব এবং ত্রুটির ঘনত্ব যাচাই করতে অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি, AFM এবং এক্স-রে বিবর্তন ব্যবহার করা হয়।
প্রতিটি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের পুরুত্বের অভিন্নতা, পৃষ্ঠের সমতলতা এবং প্রতিরোধ ক্ষমতার ক্ষেত্রে কঠোর সহনশীলতা বজায় রাখার জন্য সাবধানতার সাথে পর্যবেক্ষণ করা হয়। উচ্চ-ভোল্টেজ MOSFET, Schottky ডায়োড এবং অন্যান্য পাওয়ার ডিভাইসের জন্য এই পরামিতিগুলিকে সূক্ষ্ম-টিউন করার ক্ষমতা অপরিহার্য।
স্পেসিফিকেশন
প্যারামিটার | স্পেসিফিকেশন |
বিভাগ | পদার্থ বিজ্ঞান, একক স্ফটিক স্তরসমূহ |
পলিটাইপ | 4H |
ডোপিং | এন টাইপ |
ব্যাস | ১০১ মিমি |
ব্যাস সহনশীলতা | ± ৫% |
বেধ | ০.৩৫ মিমি |
বেধ সহনশীলতা | ± ৫% |
প্রাথমিক ফ্ল্যাট দৈর্ঘ্য | ২২ মিমি (± ১০%) |
টিটিভি (মোট পুরুত্বের তারতম্য) | ≤১০ µm |
ওয়ার্প | ≤২৫ µm |
এফডব্লিউএইচএম | ≤30 আর্ক-সেকেন্ড |
সারফেস ফিনিশ | Rq ≤0.35 nm |
SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের প্রয়োগ
SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার পণ্যগুলি একাধিক ক্ষেত্রে অপরিহার্য:
-
বৈদ্যুতিক যানবাহন (EV): SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার-ভিত্তিক ডিভাইসগুলি পাওয়ারট্রেনের দক্ষতা বৃদ্ধি করে এবং ওজন কমায়।
-
নবায়নযোগ্য শক্তি: সৌর এবং বায়ু বিদ্যুৎ ব্যবস্থার জন্য ইনভার্টারে ব্যবহৃত হয়।
-
শিল্প বিদ্যুৎ সরবরাহ: কম ক্ষতি সহ উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-তাপমাত্রা স্যুইচিং সক্ষম করুন।
-
মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা: শক্তিশালী সেমিকন্ডাক্টরের প্রয়োজন এমন কঠোর পরিবেশের জন্য আদর্শ।
-
5G বেস স্টেশন: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার উপাদানগুলি RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উচ্চ শক্তি ঘনত্ব সমর্থন করে।
সিলিকন ওয়েফারের তুলনায় SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার কমপ্যাক্ট ডিজাইন, দ্রুত স্যুইচিং এবং উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতা সক্ষম করে।
SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের সুবিধা
SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার প্রযুক্তি উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে:
-
উচ্চ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ: Si ওয়েফারের তুলনায় ১০ গুণ বেশি ভোল্টেজ সহ্য করে।
-
তাপীয় পরিবাহিতা: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার দ্রুত তাপ অপচয় করে, যার ফলে ডিভাইসগুলি ঠান্ডা এবং আরও নির্ভরযোগ্যভাবে চলতে পারে।
-
উচ্চ স্যুইচিং গতি: কম সুইচিং লস উচ্চ দক্ষতা এবং ক্ষুদ্রাকৃতি সক্ষম করে।
-
প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ: উচ্চ ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রায় স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।
-
উপাদানের দৃঢ়তা: SiC রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় এবং যান্ত্রিকভাবে শক্তিশালী, কঠিন প্রয়োগের জন্য আদর্শ।
এই সুবিধাগুলি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারকে পরবর্তী প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরের জন্য পছন্দের উপাদান করে তোলে।
প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার
প্রশ্ন ১: একটি SiC ওয়েফার এবং একটি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের মধ্যে পার্থক্য কী?
একটি SiC ওয়েফার বলতে বাল্ক সাবস্ট্রেটকে বোঝায়, যখন একটি SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারে ডিভাইস তৈরিতে ব্যবহৃত একটি বিশেষভাবে বর্ধিত ডোপড স্তর থাকে।
প্রশ্ন ২: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার স্তরগুলির জন্য কত পুরুত্ব পাওয়া যায়?
এপিট্যাক্সিয়াল স্তরগুলি সাধারণত কয়েকটি মাইক্রোমিটার থেকে ১০০ মাইক্রোমিটারের বেশি পর্যন্ত বিস্তৃত হয়, যা প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে।
প্রশ্ন ৩: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার কি উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের জন্য উপযুক্ত?
হ্যাঁ, SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার ৬০০°C এর বেশি তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে, যা সিলিকনকে উল্লেখযোগ্যভাবে ছাড়িয়ে যায়।
প্রশ্ন ৪: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারে ত্রুটির ঘনত্ব কেন গুরুত্বপূর্ণ?
ত্রুটি ঘনত্ব কম হলে ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং ফলন উন্নত হয়, বিশেষ করে উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য।
প্রশ্ন ৫: N-টাইপ এবং P-টাইপ SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার উভয়ই কি পাওয়া যায়?
হ্যাঁ, উভয় প্রকারই এপিট্যাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার সময় সুনির্দিষ্ট ডোপান্ট গ্যাস নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে উৎপাদিত হয়।
প্রশ্ন ৬: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফারের জন্য কোন ওয়েফারের আকার আদর্শ?
উচ্চ-ভলিউম উৎপাদনের জন্য স্ট্যান্ডার্ড ব্যাসের মধ্যে রয়েছে 2-ইঞ্চি, 4-ইঞ্চি, 6-ইঞ্চি এবং ক্রমবর্ধমান 8-ইঞ্চি।
প্রশ্ন ৭: SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার খরচ এবং দক্ষতার উপর কীভাবে প্রভাব ফেলে?
প্রাথমিকভাবে সিলিকনের তুলনায় বেশি ব্যয়বহুল হলেও, SiC এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার সিস্টেমের আকার এবং বিদ্যুৎ ক্ষয় কমিয়ে দীর্ঘমেয়াদে মোট খরচের দক্ষতা উন্নত করে।