প্রথম প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলোর মধ্যে রয়েছে প্রচলিত সিলিকন (Si) এবং জার্মেনিয়াম (Ge), যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরির ভিত্তি। এগুলো নিম্ন-ভোল্টেজ, নিম্ন-ফ্রিকোয়েন্সি এবং স্বল্প-শক্তির ট্রানজিস্টর ও ডিটেক্টরে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ৯০%-এরও বেশি সেমিকন্ডাক্টর পণ্য সিলিকন-ভিত্তিক উপাদান দিয়ে তৈরি;
দ্বিতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলোর মধ্যে রয়েছে গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs), ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) এবং গ্যালিয়াম ফসফাইড (GaP)। সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইসের তুলনায়, এগুলোর উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ও উচ্চ-গতির অপটোইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এগুলো অপটোইলেকট্রনিক্স ও মাইক্রোইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী পদার্থগুলোর প্রতিনিধিত্ব করে সিলিকন কার্বাইড (SiC), গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN), জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO), ডায়মন্ড (C), এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN)-এর মতো উদীয়মান পদার্থসমূহ।
সিলিকন কার্বাইডতৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের বিকাশের জন্য সিলিকন কার্বাইড একটি গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক উপাদান। এর চমৎকার উচ্চ-ভোল্টেজ প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা, স্বল্প অপচয় এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যের মাধ্যমে সিলিকন কার্বাইড পাওয়ার ডিভাইসগুলো পাওয়ার ইলেকট্রনিক সিস্টেমের উচ্চ দক্ষতা, ক্ষুদ্রাকরণ এবং হালকা ওজনের প্রয়োজনীয়তা কার্যকরভাবে পূরণ করতে পারে।
এর উন্নত ভৌত বৈশিষ্ট্য, যেমন—উচ্চ ব্যান্ড গ্যাপ (যা উচ্চ ব্রেকডাউন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং উচ্চ শক্তি ঘনত্বের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ), উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং উচ্চ তাপীয় পরিবাহিতার কারণে, ভবিষ্যতে এটি সেমিকন্ডাক্টর চিপ তৈরির জন্য সবচেয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত মৌলিক উপাদান হয়ে উঠবে বলে আশা করা হচ্ছে। বিশেষ করে নতুন শক্তির যানবাহন, ফটোভোল্টাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন, রেল ট্রানজিট, স্মার্ট গ্রিড এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে এর সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে।
SiC উৎপাদন প্রক্রিয়াটি তিনটি প্রধান ধাপে বিভক্ত: SiC একক স্ফটিকের বৃদ্ধি, এপিট্যাক্সিয়াল স্তরের বৃদ্ধি এবং ডিভাইস উৎপাদন, যা শিল্প শৃঙ্খলের চারটি প্রধান সংযোগের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ:সাবস্ট্রেট, এপিট্যাক্সিডিভাইস এবং মডিউল।
সাবস্ট্রেট তৈরির প্রচলিত পদ্ধতিতে প্রথমে ফিজিক্যাল ভেপার সাবলিমেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে একটি উচ্চ-তাপমাত্রার ভ্যাকুয়াম পরিবেশে পাউডারকে ঊর্ধ্বপাতিত করা হয় এবং তাপমাত্রা ক্ষেত্র নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে সীড ক্রিস্টালের পৃষ্ঠে সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল বৃদ্ধি করা হয়। সিলিকন কার্বাইড ওয়েফারকে সাবস্ট্রেট হিসেবে ব্যবহার করে, কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন পদ্ধতিতে ওয়েফারটির উপর একক ক্রিস্টালের একটি স্তর জমা করে একটি এপিট্যাক্সিয়াল ওয়েফার তৈরি করা হয়। এর মধ্যে, পরিবাহী সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের উপর সিলিকন কার্বাইড এপিট্যাক্সিয়াল স্তর বৃদ্ধি করে পাওয়ার ডিভাইস তৈরি করা যায়, যা প্রধানত বৈদ্যুতিক যানবাহন, ফটোভোল্টাইক এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়; অর্ধ-অন্তরক সাবস্ট্রেটের উপর গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এপিট্যাক্সিয়াল স্তর বৃদ্ধি করে পাওয়ার ডিভাইস তৈরি করা যায়।সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটএগুলোকে আরও উন্নত করে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস তৈরি করা যায়, যা 5G যোগাযোগ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।
বর্তমানে, সিলিকন কার্বাইড শিল্প শৃঙ্খলে সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটগুলোর ক্ষেত্রে প্রযুক্তিগত বাধা সবচেয়ে বেশি এবং এগুলো উৎপাদন করাও সবচেয়ে কঠিন।
SiC উৎপাদনের প্রতিবন্ধকতা সম্পূর্ণরূপে সমাধান করা হয়নি, এবং এর কাঁচামাল ক্রিস্টাল পিলারের গুণমান অস্থিতিশীল ও উৎপাদন হ্রাসের সমস্যা রয়েছে, যা SiC ডিভাইসের উচ্চ মূল্যের কারণ। সিলিকন উপাদান থেকে একটি ক্রিস্টাল রড তৈরি হতে গড়ে মাত্র ৩ দিন সময় লাগে, কিন্তু একটি সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল রডের জন্য এক সপ্তাহ সময় লাগে। একটি সাধারণ সিলিকন ক্রিস্টাল রড ২০০ সেমি পর্যন্ত লম্বা হতে পারে, কিন্তু একটি সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল রড মাত্র ২ সেমি লম্বা হতে পারে। তাছাড়া, SiC নিজেই একটি শক্ত ও ভঙ্গুর উপাদান, এবং প্রচলিত যান্ত্রিক কাটিং ওয়েফার ডাইসিং ব্যবহার করার সময় এটি দিয়ে তৈরি ওয়েফারের কিনারা ভেঙে যাওয়ার প্রবণতা থাকে, যা পণ্যের উৎপাদন এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে। SiC সাবস্ট্রেটগুলো প্রচলিত সিলিকন ইনগট থেকে অনেকটাই ভিন্ন, এবং সিলিকন কার্বাইডকে সঠিকভাবে ব্যবহারের জন্য সরঞ্জাম, প্রক্রিয়া, প্রক্রিয়াকরণ থেকে শুরু করে কাটিং পর্যন্ত সবকিছুই উন্নত করার প্রয়োজন রয়েছে।
সিলিকন কার্বাইড শিল্প শৃঙ্খল প্রধানত চারটি প্রধান ধাপে বিভক্ত: সাবস্ট্রেট, এপিট্যাক্সি, ডিভাইস এবং অ্যাপ্লিকেশন। সাবস্ট্রেট উপকরণ হলো এই শিল্প শৃঙ্খলের ভিত্তি, এপিট্যাক্সিয়াল উপকরণ হলো ডিভাইস তৈরির চাবিকাঠি, ডিভাইস হলো এই শিল্প শৃঙ্খলের কেন্দ্রবিন্দু এবং অ্যাপ্লিকেশন হলো শিল্প উন্নয়নের চালিকা শক্তি। আপস্ট্রিম শিল্প কাঁচামাল ব্যবহার করে ফিজিক্যাল ভেপার সাবলিমেশন পদ্ধতি এবং অন্যান্য পদ্ধতির মাধ্যমে সাবস্ট্রেট উপকরণ তৈরি করে এবং তারপর কেমিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন পদ্ধতি এবং অন্যান্য পদ্ধতির মাধ্যমে এপিট্যাক্সিয়াল উপকরণ তৈরি করে। মিডস্ট্রিম শিল্প আপস্ট্রিম উপকরণ ব্যবহার করে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস, পাওয়ার ডিভাইস এবং অন্যান্য ডিভাইস তৈরি করে, যা শেষ পর্যন্ত ডাউনস্ট্রিম ৫জি যোগাযোগ, বৈদ্যুতিক যানবাহন, রেল ট্রানজিট ইত্যাদিতে ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে, সাবস্ট্রেট এবং এপিট্যাক্সি শিল্প শৃঙ্খলের মোট খরচের ৬০% বহন করে এবং এগুলোই এই শিল্প শৃঙ্খলের প্রধান মূল্য।
SiC সাবস্ট্রেট: SiC ক্রিস্টাল সাধারণত লেলি পদ্ধতি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়। আন্তর্জাতিক মূলধারার পণ্যগুলো ৪ ইঞ্চি থেকে ৬ ইঞ্চিতে রূপান্তরিত হচ্ছে এবং ৮-ইঞ্চি পরিবাহী সাবস্ট্রেট পণ্যও তৈরি করা হয়েছে। দেশীয় সাবস্ট্রেটগুলো প্রধানত ৪ ইঞ্চির হয়ে থাকে। যেহেতু বিদ্যমান ৬-ইঞ্চি সিলিকন ওয়েফার উৎপাদন লাইনগুলোকে আপগ্রেড ও রূপান্তরিত করে SiC ডিভাইস তৈরি করা যায়, তাই ৬-ইঞ্চি SiC সাবস্ট্রেটের উচ্চ বাজার অংশ দীর্ঘ সময় ধরে বজায় থাকবে।
সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট তৈরির প্রক্রিয়াটি জটিল এবং এর উৎপাদন প্রক্রিয়া কঠিন। সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট হলো একটি যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর একক স্ফটিক উপাদান, যা কার্বন এবং সিলিকন—এই দুটি উপাদান দ্বারা গঠিত। বর্তমানে, শিল্পে প্রধানত কাঁচামাল হিসেবে উচ্চ-বিশুদ্ধ কার্বন পাউডার এবং উচ্চ-বিশুদ্ধ সিলিকন পাউডার ব্যবহার করে সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষণ করা হয়। একটি বিশেষ তাপমাত্রা ক্ষেত্রে, ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেসে বিভিন্ন আকারের সিলিকন কার্বাইড তৈরি করার জন্য উন্নত ফিজিক্যাল ভেপার ট্রান্সমিশন পদ্ধতি (পিভিটি পদ্ধতি) ব্যবহার করা হয়। অবশেষে, সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট উৎপাদনের জন্য এই ক্রিস্টাল পিণ্ডটিকে প্রক্রিয়াজাতকরণ, কাটা, ঘষামাজা, পালিশ, পরিষ্কার এবং অন্যান্য একাধিক প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে নিয়ে যাওয়া হয়।
পোস্ট করার সময়: ২২-মে-২০২৪