চিত্র ৩-এ দেখানো হয়েছে, SiC একক স্ফটিককে উচ্চমানের এবং দক্ষতা প্রদানের লক্ষ্যে তিনটি প্রধান কৌশল রয়েছে: তরল ফেজ এপিট্যাক্সি (LPE), ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT), এবং উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা (HTCVD)। PVT হল SiC একক স্ফটিক উৎপাদনের জন্য একটি সুপ্রতিষ্ঠিত প্রক্রিয়া, যা প্রধান ওয়েফার নির্মাতাদের মধ্যে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
তবে, তিনটি প্রক্রিয়াই দ্রুত বিকশিত এবং উদ্ভাবনী হচ্ছে। ভবিষ্যতে কোন প্রক্রিয়াটি ব্যাপকভাবে গৃহীত হবে তা এখনও নিশ্চিতভাবে বলা সম্ভব নয়। বিশেষ করে, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে দ্রবণ বৃদ্ধির মাধ্যমে উৎপাদিত উচ্চ-মানের SiC একক স্ফটিক উল্লেখযোগ্য হারে রিপোর্ট করা হয়েছে, তরল পর্যায়ে SiC বাল্ক বৃদ্ধির জন্য পরমানন্দ বা জমা প্রক্রিয়ার তুলনায় কম তাপমাত্রার প্রয়োজন হয় এবং এটি P-টাইপ SiC সাবস্ট্রেট উৎপাদনে উৎকর্ষতা প্রদর্শন করে (সারণী 3) [33, 34]।
চিত্র ৩: তিনটি প্রভাবশালী SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধি কৌশলের পরিকল্পিত: (ক) তরল পর্যায়ের এপিট্যাক্সি; (খ) ভৌত বাষ্প পরিবহন; (গ) উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা
সারণী 3: SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য LPE, PVT এবং HTCVD এর তুলনা [33, 34]
যৌগিক অর্ধপরিবাহী প্রস্তুত করার জন্য দ্রবণ বৃদ্ধি একটি আদর্শ প্রযুক্তি [36]। ১৯৬০ সাল থেকে, গবেষকরা দ্রবণে একটি স্ফটিক তৈরির চেষ্টা করেছেন [37]। একবার প্রযুক্তিটি তৈরি হয়ে গেলে, বৃদ্ধি পৃষ্ঠের অতিসম্পৃক্ততা ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা দ্রবণ পদ্ধতিটিকে উচ্চ-মানের একক স্ফটিক ইনগট প্রাপ্তির জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তিতে পরিণত করে।
SiC একক স্ফটিকের দ্রবণ বৃদ্ধির জন্য, Si উৎস অত্যন্ত বিশুদ্ধ Si গলিত থেকে উদ্ভূত হয় যখন গ্রাফাইট ক্রুসিবল দ্বৈত উদ্দেশ্যে কাজ করে: হিটার এবং C দ্রবণীয় উৎস। C এবং Si এর অনুপাত 1 এর কাছাকাছি হলে SiC একক স্ফটিক আদর্শ স্টোইচিওমেট্রিক অনুপাতের অধীনে বৃদ্ধি পাওয়ার সম্ভাবনা বেশি, যা ত্রুটির ঘনত্ব কম [28] নির্দেশ করে। যাইহোক, বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, SiC কোন গলনাঙ্ক দেখায় না এবং প্রায় 2,000 °C এর বেশি তাপমাত্রায় বাষ্পীকরণের মাধ্যমে সরাসরি পচে যায়। তাত্ত্বিক প্রত্যাশা অনুসারে, SiC গলিত হওয়া কেবলমাত্র তীব্র অবস্থায় তৈরি হতে পারে যা Si-C বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রাম (চিত্র 4) থেকে দেখা যায় যে তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং দ্রবণ ব্যবস্থা দ্বারা। Si গলনে C যত বেশি হয় 1at.% থেকে 13at.% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। ড্রাইভিং C সুপারস্যাচুরেশন, বৃদ্ধির হার তত দ্রুত, যখন বৃদ্ধির কম C বল হল C সুপারস্যাচুরেশন যা 109 Pa চাপ এবং 3,200 °C এর উপরে তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। এটি অতিস্যাচুরেশন একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করতে পারে [22, 36-38]। 1,400 এবং 2,800 °C তাপমাত্রায়, Si গলনে C এর দ্রাব্যতা 1at.% থেকে 13at.% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। বৃদ্ধির চালিকা শক্তি হল C অতিস্যাচুরেশন যা তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট এবং দ্রবণ ব্যবস্থা দ্বারা প্রভাবিত। C অতিস্যাচুরেশন যত বেশি, বৃদ্ধির হার তত দ্রুত, অন্যদিকে কম C অতিস্যাচুরেশন একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করে [22, 36-38]।
চিত্র ৪: Si-C বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রাম [40]
ডোপিং ট্রানজিশন ধাতু উপাদান বা বিরল-পৃথিবী উপাদানগুলি কেবল বৃদ্ধির তাপমাত্রাকে কার্যকরভাবে কমিয়ে দেয় না বরং Si গলনে কার্বন দ্রাব্যতাকে নাটকীয়ভাবে উন্নত করার একমাত্র উপায় বলে মনে হয়। ট্রানজিশন গ্রুপ ধাতু, যেমন Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77-80], ইত্যাদি বা বিরল পৃথিবী ধাতু, যেমন Ce [81], Y [82], Sc, ইত্যাদি Si গলনে যোগ করলে তাপগতিগত ভারসাম্যের কাছাকাছি অবস্থায় কার্বন দ্রাব্যতা 50at.% ছাড়িয়ে যায়। অধিকন্তু, LPE কৌশল SiC-এর P-টাইপ ডোপিংয়ের জন্য অনুকূল, যা Al-কে দ্রবণীয় করে অর্জন করা যেতে পারে।
দ্রাবক [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]। তবে, Al এর অন্তর্ভুক্তির ফলে P-টাইপ SiC একক স্ফটিকের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় [49, 56]। নাইট্রোজেন ডোপিংয়ের অধীনে N-টাইপ বৃদ্ধি ছাড়াও,
দ্রবণের বৃদ্ধি সাধারণত একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসীয় বায়ুমণ্ডলে ঘটে। যদিও হিলিয়াম (He) আর্গনের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল, তবে এর কম সান্দ্রতা এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতা (আর্গনের 8 গুণ) এর কারণে অনেক পণ্ডিত এটিকে পছন্দ করেন [85]। 4H-SiC-তে স্থানান্তর হার এবং Cr-এর পরিমাণ He এবং Ar বায়ুমণ্ডলে একই রকম, এটি প্রমাণিত হয়েছে যে বীজ ধারকের বৃহত্তর তাপ অপচয়ের কারণে এর অধীনে বৃদ্ধি Ar-এর নীচে বৃদ্ধির তুলনায় উচ্চতর বৃদ্ধির হারে পরিণত হয় [68]। এটি বর্ধিত স্ফটিকের ভিতরে শূন্যস্থান গঠন এবং দ্রবণে স্বতঃস্ফূর্ত নিউক্লিয়েশনকে বাধাগ্রস্ত করে, তাহলে, একটি মসৃণ পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা পাওয়া যেতে পারে [86]।
এই গবেষণাপত্রে SiC ডিভাইসের উন্নয়ন, প্রয়োগ এবং বৈশিষ্ট্য এবং SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির তিনটি প্রধান পদ্ধতি সম্পর্কে আলোচনা করা হয়েছে। নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে, বর্তমান সমাধান বৃদ্ধির কৌশল এবং সংশ্লিষ্ট মূল পরামিতিগুলি পর্যালোচনা করা হয়েছে। অবশেষে, একটি দৃষ্টিভঙ্গি প্রস্তাব করা হয়েছিল যেখানে সমাধান পদ্ধতির মাধ্যমে SiC একক স্ফটিকের বাল্ক বৃদ্ধি সম্পর্কিত চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যতের কাজগুলি নিয়ে আলোচনা করা হয়েছিল।
পোস্টের সময়: জুলাই-০১-২০২৪