সেমিকন্ডাক্টর যন্ত্রাংশ - SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেস

SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসগুলি সাধারণত ধাতব-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা (MOCVD) সরঞ্জামগুলিতে একক স্ফটিক সাবস্ট্রেটগুলিকে সমর্থন এবং উত্তপ্ত করার জন্য ব্যবহৃত হয়। SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসের তাপীয় স্থিতিশীলতা, তাপীয় অভিন্নতা এবং অন্যান্য কর্মক্ষমতা পরামিতিগুলি এপিট্যাক্সিয়াল উপাদান বৃদ্ধির গুণমানে একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে, তাই এটি MOCVD সরঞ্জামের মূল মূল উপাদান।

ওয়েফার উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, ডিভাইস তৈরির সুবিধার্থে কিছু ওয়েফার সাবস্ট্রেটের উপর এপিট্যাক্সিয়াল স্তর আরও তৈরি করা হয়। সাধারণ LED আলো নির্গত ডিভাইসগুলিকে সিলিকন সাবস্ট্রেটের উপর GaAs এর এপিট্যাক্সিয়াল স্তর প্রস্তুত করতে হয়; উচ্চ ভোল্টেজ, উচ্চ কারেন্ট এবং অন্যান্য পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য SBD, MOSFET ইত্যাদি ডিভাইস তৈরির জন্য SiC এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটি পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটের উপর তৈরি করা হয়; যোগাযোগের মতো RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য HEMT এবং অন্যান্য ডিভাইসগুলিকে আরও তৈরি করার জন্য GaN এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটি আধা-অন্তরক SiC সাবস্ট্রেটের উপর তৈরি করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি CVD সরঞ্জাম থেকে অবিচ্ছেদ্য।

সিভিডি সরঞ্জামগুলিতে, সাবস্ট্রেটটি সরাসরি ধাতুর উপর স্থাপন করা যায় না বা এপিট্যাক্সিয়াল জমার জন্য কেবল একটি বেসের উপর স্থাপন করা যায় না, কারণ এতে গ্যাস প্রবাহ (অনুভূমিক, উল্লম্ব), তাপমাত্রা, চাপ, স্থিরকরণ, দূষণকারী পদার্থের নির্গমন এবং প্রভাবের অন্যান্য দিক জড়িত। অতএব, একটি বেস প্রয়োজন, এবং তারপরে সাবস্ট্রেটটি ডিস্কের উপর স্থাপন করা হয়, এবং তারপরে সিভিডি প্রযুক্তি ব্যবহার করে সাবস্ট্রেটের উপর এপিট্যাক্সিয়াল জমা করা হয়, এবং এই বেসটি হল SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেস (যা ট্রে নামেও পরিচিত)।

SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসগুলি সাধারণত ধাতব-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা (MOCVD) সরঞ্জামগুলিতে একক স্ফটিক সাবস্ট্রেটগুলিকে সমর্থন এবং উত্তপ্ত করার জন্য ব্যবহৃত হয়। SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসের তাপীয় স্থিতিশীলতা, তাপীয় অভিন্নতা এবং অন্যান্য কর্মক্ষমতা পরামিতিগুলি এপিট্যাক্সিয়াল উপাদান বৃদ্ধির গুণমানে একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে, তাই এটি MOCVD সরঞ্জামের মূল মূল উপাদান।

নীল LED-তে GaN ফিল্মের এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য ধাতব-জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা (MOCVD) হল মূলধারার প্রযুক্তি। এর সুবিধাগুলি হল সহজ অপারেশন, নিয়ন্ত্রণযোগ্য বৃদ্ধির হার এবং GaN ফিল্মের উচ্চ বিশুদ্ধতা। MOCVD সরঞ্জামের প্রতিক্রিয়া চেম্বারের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসাবে, GaN ফিল্ম এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য ব্যবহৃত বিয়ারিং বেসে উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ, অভিন্ন তাপ পরিবাহিতা, ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, শক্তিশালী তাপ শক প্রতিরোধ ইত্যাদি সুবিধা থাকা প্রয়োজন। গ্রাফাইট উপাদান উপরের শর্তগুলি পূরণ করতে পারে।

MOCVD সরঞ্জামের অন্যতম মূল উপাদান হিসেবে, গ্রাফাইট বেস হল সাবস্ট্রেটের বাহক এবং উত্তাপকারী বডি, যা সরাসরি ফিল্ম উপাদানের অভিন্নতা এবং বিশুদ্ধতা নির্ধারণ করে, তাই এর গুণমান সরাসরি এপিট্যাক্সিয়াল শীটের প্রস্তুতিকে প্রভাবিত করে এবং একই সাথে, ব্যবহারের সংখ্যা বৃদ্ধি এবং কাজের অবস্থার পরিবর্তনের সাথে সাথে, এটি পরিধান করা খুব সহজ, যা ভোগ্যপণ্যের অন্তর্গত।

যদিও গ্রাফাইটের চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এবং স্থিতিশীলতা রয়েছে, MOCVD সরঞ্জামের একটি বেস উপাদান হিসাবে এটির একটি ভাল সুবিধা রয়েছে, তবে উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, ক্ষয়কারী গ্যাস এবং ধাতব জৈব পদার্থের অবশিষ্টাংশের কারণে গ্রাফাইট পাউডারকে ক্ষয় করবে এবং গ্রাফাইট বেসের পরিষেবা জীবন অনেক কমে যাবে। একই সময়ে, গ্রাফাইট পাউডার পড়ে যাওয়া চিপে দূষণ সৃষ্টি করবে।

আবরণ প্রযুক্তির উত্থান পৃষ্ঠের পাউডার স্থিরকরণ প্রদান করতে পারে, তাপ পরিবাহিতা বৃদ্ধি করতে পারে এবং তাপ বিতরণকে সমান করতে পারে, যা এই সমস্যা সমাধানের প্রধান প্রযুক্তি হয়ে উঠেছে। MOCVD সরঞ্জাম ব্যবহারের পরিবেশে গ্রাফাইট বেস, গ্রাফাইট বেস পৃষ্ঠের আবরণ নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি পূরণ করা উচিত:

(১) গ্রাফাইট বেস সম্পূর্ণরূপে মোড়ানো যেতে পারে, এবং ঘনত্ব ভালো, অন্যথায় গ্রাফাইট বেস ক্ষয়কারী গ্যাসে ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়া সহজ।

(২) গ্রাফাইট বেসের সাথে সংমিশ্রণ শক্তি বেশি থাকে যাতে উচ্চ তাপমাত্রা এবং নিম্ন তাপমাত্রার চক্রের পরেও আবরণটি সহজেই পড়ে না যায়।

(৩) উচ্চ তাপমাত্রা এবং ক্ষয়কারী বায়ুমণ্ডলে আবরণের ব্যর্থতা এড়াতে এর রাসায়নিক স্থিতিশীলতা ভালো।

SiC এর জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং উচ্চ রাসায়নিক স্থিতিশীলতার সুবিধা রয়েছে এবং এটি GaN এপিট্যাক্সিয়াল বায়ুমণ্ডলে ভালভাবে কাজ করতে পারে। এছাড়াও, SiC এর তাপীয় প্রসারণ সহগ গ্রাফাইটের থেকে খুব কমই আলাদা, তাই গ্রাফাইট বেসের পৃষ্ঠের আবরণের জন্য SiC হল পছন্দের উপাদান।

বর্তমানে, সাধারণ SiC মূলত 3C, 4H এবং 6H ধরণের, এবং বিভিন্ন ধরণের স্ফটিকের SiC ব্যবহার ভিন্ন। উদাহরণস্বরূপ, 4H-SiC উচ্চ-শক্তির ডিভাইস তৈরি করতে পারে; 6H-SiC সবচেয়ে স্থিতিশীল এবং আলোক-বিদ্যুৎ ডিভাইস তৈরি করতে পারে; GaN এর অনুরূপ কাঠামোর কারণে, 3C-SiC GaN এপিট্যাক্সিয়াল স্তর তৈরি করতে এবং SiC-GaN RF ডিভাইস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। 3C-SiC সাধারণত β-SiC নামেও পরিচিত, এবং β-SiC এর একটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার হল একটি ফিল্ম এবং আবরণ উপাদান হিসাবে, তাই β-SiC বর্তমানে আবরণের জন্য প্রধান উপাদান।

সিলিকন কার্বাইড আবরণ প্রস্তুত করার পদ্ধতি

বর্তমানে, SiC আবরণের প্রস্তুতি পদ্ধতিগুলির মধ্যে প্রধানত জেল-সল পদ্ধতি, এম্বেডিং পদ্ধতি, ব্রাশ আবরণ পদ্ধতি, প্লাজমা স্প্রে পদ্ধতি, রাসায়নিক গ্যাস বিক্রিয়া পদ্ধতি (CVR) এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতি (CVD) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

এম্বেডিং পদ্ধতি:

এই পদ্ধতিটি এক ধরণের উচ্চ তাপমাত্রার কঠিন ফেজ সিন্টারিং, যা মূলত সি পাউডার এবং সি পাউডারের মিশ্রণকে এম্বেডিং পাউডার হিসেবে ব্যবহার করে, গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্স এম্বেডিং পাউডারে স্থাপন করা হয় এবং উচ্চ তাপমাত্রার সিন্টারিং নিষ্ক্রিয় গ্যাসে করা হয় এবং অবশেষে গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠে SiC আবরণ পাওয়া যায়। প্রক্রিয়াটি সহজ এবং আবরণ এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে সংমিশ্রণ ভাল, তবে পুরুত্বের দিক বরাবর আবরণের অভিন্নতা খারাপ, যা আরও গর্ত তৈরি করা সহজ এবং দুর্বল জারণ প্রতিরোধের দিকে পরিচালিত করে।

ব্রাশ লেপ পদ্ধতি:

ব্রাশ লেপ পদ্ধতি মূলত গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠের তরল কাঁচামাল ব্রাশ করা এবং তারপর একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কাঁচামাল নিরাময় করে আবরণ প্রস্তুত করা। প্রক্রিয়াটি সহজ এবং খরচ কম, তবে ব্রাশ লেপ পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত আবরণটি সাবস্ট্রেটের সাথে মিশ্রিতভাবে দুর্বল, আবরণের অভিন্নতা দুর্বল, আবরণ পাতলা এবং জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা কম, এবং এটিকে সহায়তা করার জন্য অন্যান্য পদ্ধতির প্রয়োজন।

প্লাজমা স্প্রে করার পদ্ধতি:

প্লাজমা স্প্রে করার পদ্ধতিটি মূলত গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠে প্লাজমা বন্দুক দিয়ে গলিত বা আধা-গলিত কাঁচামাল স্প্রে করা এবং তারপর শক্ত হয়ে আবরণ তৈরি করা। পদ্ধতিটি পরিচালনা করা সহজ এবং তুলনামূলকভাবে ঘন সিলিকন কার্বাইড আবরণ প্রস্তুত করতে পারে, তবে পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত সিলিকন কার্বাইড আবরণ প্রায়শই খুব দুর্বল এবং দুর্বল জারণ প্রতিরোধের দিকে পরিচালিত করে, তাই এটি সাধারণত আবরণের গুণমান উন্নত করার জন্য SiC কম্পোজিট আবরণ তৈরির জন্য ব্যবহৃত হয়।

জেল-সল পদ্ধতি:

জেল-সল পদ্ধতিটি মূলত ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠকে ঢেকে একটি অভিন্ন এবং স্বচ্ছ সল দ্রবণ প্রস্তুত করা, শুকিয়ে জেলে পরিণত করা এবং তারপর একটি আবরণ তৈরি করার জন্য সিন্টার করা। এই পদ্ধতিটি পরিচালনা করা সহজ এবং খরচ কম, তবে উৎপাদিত আবরণের কিছু ত্রুটি রয়েছে যেমন কম তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সহজ ক্র্যাকিং, তাই এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা যাবে না।

রাসায়নিক গ্যাস বিক্রিয়া (CVR):

CVR মূলত Si এবং SiO2 পাউডার ব্যবহার করে SiC আবরণ তৈরি করে উচ্চ তাপমাত্রায় SiO বাষ্প উৎপন্ন করে এবং C উপাদানের স্তরের পৃষ্ঠে রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির একটি সিরিজ ঘটে। এই পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত SiC আবরণটি স্তরের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে আবদ্ধ, তবে বিক্রিয়ার তাপমাত্রা বেশি এবং খরচও বেশি।

রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD):

বর্তমানে, সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে SiC আবরণ প্রস্তুত করার প্রধান প্রযুক্তি হল CVD। প্রধান প্রক্রিয়া হল সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে গ্যাস ফেজ রিঅ্যাক্ট্যান্ট উপাদানের ভৌত এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার একটি সিরিজ, এবং অবশেষে SiC আবরণ সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে জমা করে প্রস্তুত করা হয়। CVD প্রযুক্তি দ্বারা প্রস্তুত SiC আবরণ সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে আবদ্ধ, যা সাবস্ট্রেট উপাদানের জারণ প্রতিরোধ এবং বিশোধন প্রতিরোধকে কার্যকরভাবে উন্নত করতে পারে, তবে এই পদ্ধতির জমার সময় দীর্ঘ, এবং বিক্রিয়া গ্যাসে একটি নির্দিষ্ট বিষাক্ত গ্যাস থাকে।

SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসের বাজার পরিস্থিতি

যখন বিদেশী নির্মাতারা প্রথম দিকে শুরু করেছিল, তখন তাদের স্পষ্ট নেতৃত্ব এবং উচ্চ বাজার অংশীদারিত্ব ছিল। আন্তর্জাতিকভাবে, SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসের মূলধারার সরবরাহকারীরা হল ডাচ Xycard, জার্মানি SGL কার্বন (SGL), জাপান টয়ো কার্বন, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র MEMC এবং অন্যান্য কোম্পানি, যারা মূলত আন্তর্জাতিক বাজার দখল করে। যদিও চীন গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠে SiC আবরণের অভিন্ন বৃদ্ধির মূল মূল প্রযুক্তি ভেঙে ফেলেছে, উচ্চ-মানের গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্স এখনও জার্মান SGL, জাপান টয়ো কার্বন এবং অন্যান্য উদ্যোগের উপর নির্ভর করে, দেশীয় উদ্যোগগুলি দ্বারা সরবরাহিত গ্রাফাইট ম্যাট্রিক্স তাপ পরিবাহিতা, স্থিতিস্থাপক মডুলাস, অনমনীয় মডুলাস, জালির ত্রুটি এবং অন্যান্য মানের সমস্যার কারণে পরিষেবা জীবনকে প্রভাবিত করে। MOCVD সরঞ্জামগুলি SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেস ব্যবহারের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না।

চীনের সেমিকন্ডাক্টর শিল্প দ্রুত বিকশিত হচ্ছে, MOCVD এপিট্যাক্সিয়াল সরঞ্জাম স্থানীয়করণের হার ধীরে ধীরে বৃদ্ধি এবং অন্যান্য প্রক্রিয়া প্রয়োগের সম্প্রসারণের সাথে সাথে, ভবিষ্যতের SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেস পণ্য বাজার দ্রুত বৃদ্ধি পাবে বলে আশা করা হচ্ছে। প্রাথমিক শিল্প অনুমান অনুসারে, আগামী কয়েক বছরে দেশীয় গ্রাফাইট বেস বাজার 500 মিলিয়ন ইউয়ান ছাড়িয়ে যাবে।

SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেস হল যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর শিল্পায়ন সরঞ্জামের মূল উপাদান, এর উৎপাদন ও উৎপাদনের মূল মূল প্রযুক্তি আয়ত্ত করা এবং সমগ্র কাঁচামাল-প্রক্রিয়া-সরঞ্জাম শিল্প শৃঙ্খলের স্থানীয়করণ উপলব্ধি করা চীনের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের উন্নয়ন নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত কৌশলগত তাৎপর্যপূর্ণ। দেশীয় SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট বেসের ক্ষেত্রটি ক্রমবর্ধমান, এবং পণ্যের মান শীঘ্রই আন্তর্জাতিক উন্নত স্তরে পৌঁছাতে পারে।