চিত্র ৩-এ যেমন দেখানো হয়েছে, উচ্চ গুণমান ও দক্ষতার সাথে SiC একক স্ফটিক প্রদানের লক্ষ্যে তিনটি প্রধান কৌশল রয়েছে: লিকুইড ফেজ এপিট্যাক্সি (LPE), ফিজিক্যাল ভেপার ট্রান্সপোর্ট (PVT), এবং হাই-টেম্পারেচার কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (HTCVD)। PVT হলো SiC একক স্ফটিক উৎপাদনের একটি সুপ্রতিষ্ঠিত প্রক্রিয়া, যা প্রধান ওয়েফার প্রস্তুতকারকদের দ্বারা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
তবে, তিনটি প্রক্রিয়াই দ্রুত বিকশিত ও উদ্ভাবিত হচ্ছে। ভবিষ্যতে কোন প্রক্রিয়াটি ব্যাপকভাবে গৃহীত হবে তা এখনও বলা সম্ভব নয়। বিশেষ করে, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে সলিউশন গ্রোথ পদ্ধতিতে উল্লেখযোগ্য হারে উচ্চ-মানের SiC একক স্ফটিক উৎপাদনের খবর পাওয়া গেছে, তরল পর্যায়ে SiC বাল্ক গ্রোথের জন্য সাবলিমেশন বা ডিপোজিশন প্রক্রিয়ার তুলনায় কম তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, এবং এটি P-টাইপ SiC সাবস্ট্রেট উৎপাদনে উৎকৃষ্টতা প্রদর্শন করে (সারণী 3) [33, 34]।
চিত্র ৩: তিনটি প্রধান SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির কৌশলের রেখাচিত্র: (ক) তরল দশা এপিট্যাক্সি; (খ) ভৌত বাষ্প পরিবহন; (গ) উচ্চ-তাপমাত্রা রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতি
সারণী 3: SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য LPE, PVT এবং HTCVD এর তুলনা [33, 34]
যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর তৈরির জন্য দ্রবণ বৃদ্ধি একটি আদর্শ প্রযুক্তি [36]। 1960 এর দশক থেকে, গবেষকরা দ্রবণে একটি স্ফটিক বিকাশের চেষ্টা করছেন [37]। একবার প্রযুক্তিটি বিকশিত হলে, বৃদ্ধির পৃষ্ঠের অতি-সম্পৃক্তি ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা দ্রবণ পদ্ধতিকে উচ্চ-মানের একক স্ফটিক পিণ্ড প্রাপ্তির জন্য একটি সম্ভাবনাময় প্রযুক্তি করে তোলে।
SiC একক স্ফটিকের দ্রবণ বৃদ্ধির জন্য, Si উৎসটি অত্যন্ত বিশুদ্ধ Si গলিত পদার্থ থেকে আসে, যেখানে গ্রাফাইট ক্রুসিবলটি দ্বৈত উদ্দেশ্য সাধন করে: হিটার এবং C দ্রাবক উৎস। SiC একক স্ফটিকগুলি আদর্শ স্টোইকিওমেট্রিক অনুপাতে বৃদ্ধি পাওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে যখন C এবং Si-এর অনুপাত 1-এর কাছাকাছি থাকে, যা কম ত্রুটি ঘনত্ব নির্দেশ করে [28]। যাইহোক, বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, SiC-এর কোনো গলনাঙ্ক নেই এবং প্রায় 2,000 °C-এর বেশি তাপমাত্রায় সরাসরি বাষ্পীভবনের মাধ্যমে পচে যায়। তাত্ত্বিক প্রত্যাশা অনুসারে, SiC গলিত পদার্থ শুধুমাত্র তীব্র তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং দ্রবণ সিস্টেমের অধীনে গঠিত হতে পারে। Si-C বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রাম (চিত্র 4) থেকে দেখা যায় যে Si গলিত পদার্থে C-এর পরিমাণ 1at.% থেকে 13at.% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। বৃদ্ধির চালিকা শক্তি হল C অতি-সম্পৃক্তি যা 109 Pa চাপ এবং 3,200 °C-এর উপরের তাপমাত্রায় প্রভাবিত হয়। এটি সুপারস্যাচুরেশন একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করতে পারে [22, 36-38]। 1,400 থেকে 2,800 °C তাপমাত্রার মধ্যে, Si গলিত মিশ্রণে C-এর দ্রবণীয়তা 1at.% থেকে 13at.% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। বৃদ্ধির চালিকা শক্তি হল C সুপারস্যাচুরেশন যা তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট এবং দ্রবণ ব্যবস্থা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। C সুপারস্যাচুরেশন যত বেশি হয়, বৃদ্ধির হার তত দ্রুত হয়, যখন কম C সুপারস্যাচুরেশন একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করে [22, 36-38]।
চিত্র 4: Si-C বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রাম [40]
ট্রানজিশন মেটাল বা রেয়ার-আর্থ মৌল ডোপিং করলে তা কেবল কার্যকরভাবে বৃদ্ধির তাপমাত্রা কমায় না, বরং সিলিকন (Si) গলিত মিশ্রণে কার্বনের দ্রবণীয়তা ব্যাপকভাবে উন্নত করার একমাত্র উপায় বলে মনে হয়। ট্রানজিশন গ্রুপের ধাতু, যেমন Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], ইত্যাদি, অথবা রেয়ার-আর্থ ধাতু, যেমন Ce [81], Y [82], Sc, ইত্যাদি, সিলিকন (Si) গলিত মিশ্রণে যোগ করলে তাপগতিবিদ্যার সাম্যাবস্থার কাছাকাছি অবস্থায় কার্বনের দ্রবণীয়তা ৫০ পারমাণবিক শতাংশ (at.%) অতিক্রম করতে পারে। অধিকন্তু, সিলিকন কার্বাইডের (SiC) পি-টাইপ ডোপিংয়ের জন্য এলপিই (LPE) কৌশলটি সুবিধাজনক, যা অ্যালুমিনিয়াম (Al) সংকরীকরণের মাধ্যমে অর্জন করা যায়।
দ্রাবক [৫০, ৫৩, ৫৬, ৫৯, ৬৪, ৭১-৭৩, ৮২, ৮৩]। যাইহোক, Al এর সংযোজন P-টাইপ SiC একক স্ফটিকের রোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে [৪৯, ৫৬]। নাইট্রোজেন ডোপিংয়ের অধীনে N-টাইপ বৃদ্ধি ছাড়াও,
দ্রবণ বৃদ্ধি সাধারণত একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরিবেশে ঘটে। যদিও হিলিয়াম (He) আর্গনের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল, তবে এর কম সান্দ্রতা এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতার (আর্গনের ৮ গুণ) কারণে অনেক গবেষক এটিকে পছন্দ করেন [85]। He এবং Ar পরিবেশে 4H-SiC-তে স্থানান্তরের হার এবং Cr-এর পরিমাণ একই রকম, এটি প্রমাণিত যে He-এর অধীনে বৃদ্ধির হার Ar-এর অধীনে বৃদ্ধির চেয়ে বেশি, কারণ বীজ ধারকের তাপ অপচয় বেশি [68]। He বর্ধিত স্ফটিকের ভিতরে শূন্যস্থান তৈরি এবং দ্রবণে স্বতঃস্ফূর্ত নিউক্লিয়েশনকে বাধা দেয়, ফলে একটি মসৃণ পৃষ্ঠতল পাওয়া যায় [86]।
এই গবেষণাপত্রে SiC ডিভাইসের বিকাশ, প্রয়োগ ও বৈশিষ্ট্য এবং SiC একক স্ফটিক উৎপাদনের তিনটি প্রধান পদ্ধতি তুলে ধরা হয়েছে। পরবর্তী অধ্যায়গুলোতে, বর্তমান দ্রবণ-ভিত্তিক উৎপাদন কৌশল এবং সংশ্লিষ্ট মূল প্যারামিটারগুলো পর্যালোচনা করা হয়েছে। পরিশেষে, দ্রবণ পদ্ধতির মাধ্যমে SiC একক স্ফটিকের ব্যাপক উৎপাদনের ক্ষেত্রে প্রতিবন্ধকতা এবং ভবিষ্যৎ কর্মপন্থা নিয়ে আলোচনা করে একটি রূপরেখা প্রস্তাব করা হয়েছে।
পোস্ট করার সময়: ০১-০৭-২০২৪