সিভিডি সিসি আবরণ কী?

সিভিডিSiC আবরণবিস্ময়কর হারে সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ার সীমা পরিবর্তন করছে। এই আপাতদৃষ্টিতে সহজ আবরণ প্রযুক্তি চিপ উৎপাদনে কণা দূষণ, উচ্চ-তাপমাত্রার ক্ষয় এবং প্লাজমা ক্ষয় এই তিনটি মূল চ্যালেঞ্জের একটি মূল সমাধান হয়ে উঠেছে। বিশ্বের শীর্ষস্থানীয় সেমিকন্ডাক্টর সরঞ্জাম নির্মাতারা এটিকে পরবর্তী প্রজন্মের সরঞ্জামের জন্য একটি আদর্শ প্রযুক্তি হিসাবে তালিকাভুক্ত করেছেন। তাহলে, এই আবরণটি চিপ উৎপাদনের "অদৃশ্য বর্ম" কেন? এই নিবন্ধটি এর প্রযুক্তিগত নীতি, মূল প্রয়োগ এবং অত্যাধুনিক সাফল্যগুলি গভীরভাবে বিশ্লেষণ করবে।

Ⅰ. সিভিডি সিসি আবরণের সংজ্ঞা

CVD SiC আবরণ বলতে রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি সাবস্ট্রেটের উপর জমা হওয়া সিলিকন কার্বাইড (SiC) এর একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তরকে বোঝায়। সিলিকন কার্বাইড হল সিলিকন এবং কার্বনের একটি যৌগ, যা তার চমৎকার কঠোরতা, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, রাসায়নিক জড়তা এবং উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের জন্য পরিচিত। CVD প্রযুক্তি একটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা, ঘন এবং অভিন্ন পুরুত্বের SiC স্তর তৈরি করতে পারে এবং জটিল জ্যামিতির সাথে অত্যন্ত সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে। এটি CVD SiC আবরণকে এমন চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য খুবই উপযুক্ত করে তোলে যা ঐতিহ্যবাহী বাল্ক উপকরণ বা অন্যান্য আবরণ পদ্ধতি দ্বারা পূরণ করা যায় না।

Ⅱ. সিভিডি প্রক্রিয়া নীতি

রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) হল একটি বহুমুখী উৎপাদন পদ্ধতি যা উচ্চ-মানের, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন কঠিন পদার্থ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। CVD-এর মূল নীতি হল একটি উত্তপ্ত স্তরের পৃষ্ঠে গ্যাসীয় পূর্বসূরীদের বিক্রিয়া যা একটি কঠিন আবরণ তৈরি করে।

এখানে SiC CVD প্রক্রিয়ার একটি সরলীকৃত ভাঙ্গন দেওয়া হল:

সিভিডি প্রক্রিয়া নীতি চিত্র

1. পূর্বসূরী ভূমিকা: গ্যাসীয় পূর্বসূরী, সাধারণত সিলিকনযুক্ত গ্যাস (যেমন, মিথাইলট্রাইক্লোরোসিলেন - MTS, অথবা সাইলেন - SiH₄) এবং কার্বনযুক্ত গ্যাস (যেমন, প্রোপেন - C₃H₈), বিক্রিয়া চেম্বারে প্রবেশ করানো হয়।

2. গ্যাস সরবরাহ: এই পূর্বসূরী গ্যাসগুলি উত্তপ্ত স্তরের উপর দিয়ে প্রবাহিত হয়।

3. শোষণ: পূর্বসূরী অণুগুলি উত্তপ্ত স্তরের পৃষ্ঠে শোষণ করে।

4. পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়া: উচ্চ তাপমাত্রায়, শোষিত অণুগুলি রাসায়নিক বিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে পূর্বসূরী পচন ঘটে এবং একটি কঠিন SiC ফিল্ম তৈরি হয়। উপজাতগুলি গ্যাস আকারে নির্গত হয়।

5. শোষণ এবং নিষ্কাশন: গ্যাসীয় উপজাতগুলি পৃষ্ঠ থেকে শোষণ করে এবং তারপর চেম্বার থেকে নিষ্কাশন করে। তাপমাত্রা, চাপ, গ্যাস প্রবাহ হার এবং পূর্ববর্তী ঘনত্বের সঠিক নিয়ন্ত্রণ কাঙ্ক্ষিত ফিল্ম বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যার মধ্যে রয়েছে বেধ, বিশুদ্ধতা, স্ফটিকতা এবং আনুগত্য।

Ⅲ. সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়ায় CVD SiC আবরণের ব্যবহার

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে CVD SiC আবরণ অপরিহার্য কারণ তাদের বৈশিষ্ট্যের অনন্য সমন্বয় সরাসরি উৎপাদন পরিবেশের চরম অবস্থা এবং কঠোর বিশুদ্ধতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। এগুলি প্লাজমা ক্ষয়, রাসায়নিক আক্রমণ এবং কণা উৎপাদনের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়, যা সবই ওয়েফারের ফলন এবং সরঞ্জামের আপটাইম সর্বাধিক করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

নিচে কিছু সাধারণ CVD SiC লেপা যন্ত্রাংশ এবং তাদের প্রয়োগের পরিস্থিতি দেওয়া হল:

১. প্লাজমা এচিং চেম্বার এবং ফোকাস রিং

পণ্য: সিভিডি সিআইসি কোটেড লাইনার, শাওয়ারহেড, সাসপেকটর এবং ফোকাস রিং।

আবেদন: প্লাজমা এচিং-এ, অত্যন্ত সক্রিয় প্লাজমা ব্যবহার করা হয় ওয়েফার থেকে উপকরণগুলি বেছে বেছে অপসারণ করার জন্য। আবরণবিহীন বা কম টেকসই উপকরণগুলি দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যার ফলে কণা দূষণ হয় এবং ঘন ঘন ডাউনটাইম হয়। CVD SiC আবরণগুলি আক্রমণাত্মক প্লাজমা রাসায়নিকের (যেমন, ফ্লোরিন, ক্লোরিন, ব্রোমিন প্লাজমা) বিরুদ্ধে চমৎকার প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে, মূল চেম্বারের উপাদানগুলির আয়ু বাড়ায় এবং কণার উৎপাদন হ্রাস করে, যা সরাসরি ওয়েফারের ফলন বৃদ্ধি করে।

২.পিইসিভিডি এবং এইচডিপিসিভিডি চেম্বার

পণ্য: সিভিডি সিআইসি প্রলিপ্ত বিক্রিয়া চেম্বার এবং ইলেকট্রোড।

অ্যাপ্লিকেশন: পাতলা ফিল্ম (যেমন, ডাইইলেক্ট্রিক স্তর, প্যাসিভেশন স্তর) জমা করার জন্য প্লাজমা বর্ধিত রাসায়নিক বাষ্প জমা (PECVD) এবং উচ্চ ঘনত্বের প্লাজমা CVD (HDPCVD) ব্যবহার করা হয়। এই প্রক্রিয়াগুলিতে কঠোর প্লাজমা পরিবেশও জড়িত। CVD SiC আবরণ চেম্বারের দেয়াল এবং ইলেকট্রোডগুলিকে ক্ষয় থেকে রক্ষা করে, ধারাবাহিক ফিল্মের গুণমান নিশ্চিত করে এবং ত্রুটিগুলি হ্রাস করে।

৩. আয়ন ইমপ্লান্টেশন সরঞ্জাম

পণ্য: সিভিডি সিআইসি লেপা বিমলাইন উপাদান (যেমন, অ্যাপারচার, ফ্যারাডে কাপ)।

অ্যাপ্লিকেশন: আয়ন ইমপ্লান্টেশন ডোপান্ট আয়নগুলিকে সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেটে প্রবেশ করায়। উচ্চ-শক্তি আয়ন বিমগুলি উন্মুক্ত উপাদানগুলির স্পুটারিং এবং ক্ষয় ঘটাতে পারে। CVD SiC এর কঠোরতা এবং উচ্চ বিশুদ্ধতা বিমলাইন উপাদানগুলি থেকে কণা তৈরি হ্রাস করে, এই গুরুত্বপূর্ণ ডোপিং পদক্ষেপের সময় ওয়েফারগুলির দূষণ রোধ করে।

৪. এপিট্যাক্সিয়াল চুল্লির উপাদান

পণ্য: সিভিডি সিআইসি লেপযুক্ত সাসসেপ্টর এবং গ্যাস পরিবেশক।

অ্যাপ্লিকেশন: এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ (EPI) হল উচ্চ তাপমাত্রায় একটি সাবস্ট্রেটের উপর অত্যন্ত সুশৃঙ্খল স্ফটিক স্তর বৃদ্ধি করা। CVD SiC লেপযুক্ত সাসপেকটরগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় চমৎকার তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং রাসায়নিক জড়তা প্রদান করে, অভিন্ন উত্তাপ নিশ্চিত করে এবং সাসপেকটরের দূষণ রোধ করে, যা উচ্চ-মানের এপিট্যাক্সিয়াল স্তর অর্জনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

চিপ জ্যামিতি সঙ্কুচিত হওয়ার সাথে সাথে প্রক্রিয়াজাতকরণের চাহিদা তীব্র হওয়ার সাথে সাথে উচ্চ-মানের সিভিডি সিসি আবরণ সরবরাহকারী এবং সিভিডি আবরণ প্রস্তুতকারকদের চাহিদা বৃদ্ধি পাচ্ছে।

IV. CVD SiC আবরণ প্রক্রিয়ার চ্যালেঞ্জগুলি কী কী?

সিভিডি সিসি আবরণের দুর্দান্ত সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, এর উৎপাদন এবং প্রয়োগ এখনও কিছু প্রক্রিয়াগত চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা এবং ব্যয়-কার্যকারিতা অর্জনের মূল চাবিকাঠি হল এই চ্যালেঞ্জগুলি সমাধান করা।

চ্যালেঞ্জ:

১. সাবস্ট্রেটের সাথে আনুগত্য

তাপীয় প্রসারণ সহগ এবং পৃষ্ঠ শক্তির পার্থক্যের কারণে বিভিন্ন স্তর উপাদানের (যেমন, গ্রাফাইট, সিলিকন, সিরামিক) সাথে শক্তিশালী এবং অভিন্ন আনুগত্য অর্জন করা SiC-এর জন্য চ্যালেঞ্জিং হতে পারে। তাপীয় চক্রাকারে বা যান্ত্রিক চাপের সময় দুর্বল আনুগত্যের ফলে ডিলামিনেশন হতে পারে।

সমাধান:

পৃষ্ঠ প্রস্তুতি: দূষিত পদার্থ অপসারণ এবং বন্ধনের জন্য একটি সর্বোত্তম পৃষ্ঠ তৈরি করার জন্য সাবস্ট্রেটের সূক্ষ্ম পরিষ্কার এবং পৃষ্ঠ চিকিত্সা (যেমন, এচিং, প্লাজমা চিকিত্সা)।

ইন্টারলেয়ার: তাপীয় সম্প্রসারণের অমিল কমাতে এবং আনুগত্য বৃদ্ধি করতে একটি পাতলা এবং কাস্টমাইজড ইন্টারলেয়ার বা বাফার স্তর (যেমন, পাইরোলাইটিক কার্বন, TaC - নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে CVD TaC আবরণের অনুরূপ) জমা করুন।

জমার পরামিতিগুলি অপ্টিমাইজ করুন: SiC ফিল্মের নিউক্লিয়েশন এবং বৃদ্ধিকে সর্বোত্তম করার জন্য এবং শক্তিশালী আন্তঃমুখ বন্ধনকে উৎসাহিত করার জন্য জমা তাপমাত্রা, চাপ এবং গ্যাস অনুপাত সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করুন।

২. ফিল্ম স্ট্রেস এবং ক্র্যাকিং

জমা বা পরবর্তী শীতলকরণের সময়, SiC ফিল্মের মধ্যে অবশিষ্ট চাপ তৈরি হতে পারে, যার ফলে ফাটল বা বিকৃতি ঘটতে পারে, বিশেষ করে বৃহত্তর বা জটিল জ্যামিতিতে।

সমাধান:

তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: তাপীয় শক এবং চাপ কমাতে গরম এবং শীতল করার হার সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করুন।

গ্রেডিয়েন্ট লেপ: চাপ কমাতে উপাদানের গঠন বা কাঠামো ধীরে ধীরে পরিবর্তন করতে বহুস্তরীয় বা গ্রেডিয়েন্ট আবরণ পদ্ধতি ব্যবহার করুন।

পোস্ট-ডিপোজিশন অ্যানিলিং: অবশিষ্ট চাপ দূর করতে এবং ফিল্মের অখণ্ডতা উন্নত করতে প্রলিপ্ত অংশগুলিকে অ্যানিল করুন।

৩. জটিল জ্যামিতির উপর সামঞ্জস্য এবং অভিন্নতা

জটিল আকার, উচ্চ আকৃতির অনুপাত, অথবা অভ্যন্তরীণ চ্যানেলযুক্ত অংশগুলিতে সমানভাবে পুরু এবং কনফর্মাল আবরণ জমা করা কঠিন হতে পারে কারণ পূর্ববর্তী বিস্তার এবং বিক্রিয়ার গতিবিদ্যার সীমাবদ্ধতা রয়েছে।

সমাধান:

রিঅ্যাক্টর ডিজাইন অপ্টিমাইজেশন: পূর্বসূরীদের অভিন্ন বন্টন নিশ্চিত করার জন্য অপ্টিমাইজড গ্যাস প্রবাহ গতিশীলতা এবং তাপমাত্রার অভিন্নতা সহ সিভিডি চুল্লি ডিজাইন করুন।

প্রক্রিয়া পরামিতি সমন্বয়: জটিল বৈশিষ্ট্যগুলিতে গ্যাস পর্যায়ের বিস্তার বৃদ্ধির জন্য জমা চাপ, প্রবাহ হার এবং পূর্ববর্তী ঘনত্বকে সূক্ষ্ম-সুরক্ষিত করুন।

বহু-পর্যায়ের জমা: সমস্ত পৃষ্ঠতল পর্যাপ্তভাবে লেপা হয়েছে তা নিশ্চিত করতে ক্রমাগত জমা করার ধাপ বা ঘূর্ণায়মান ফিক্সচার ব্যবহার করুন।

ভি. প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

প্রশ্ন ১: সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনে CVD SiC এবং PVD SiC এর মধ্যে মূল পার্থক্য কী?

A: CVD আবরণ হল কলামার স্ফটিক কাঠামো যার বিশুদ্ধতা >99.99%, প্লাজমা পরিবেশের জন্য উপযুক্ত; PVD আবরণ বেশিরভাগই নিরাকার/ন্যানোক্রিস্টালাইন যার বিশুদ্ধতা <99.9%, প্রধানত আলংকারিক আবরণের জন্য ব্যবহৃত হয়।

প্রশ্ন ২: আবরণটি সর্বোচ্চ কত তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে?

A: স্বল্পমেয়াদী সহনশীলতা 1650°C (যেমন অ্যানিলিং প্রক্রিয়া), দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের সীমা 1450°C, এই তাপমাত্রা অতিক্রম করলে β-SiC থেকে α-SiC-তে একটি পর্যায় রূপান্তর ঘটবে।

প্রশ্ন 3: সাধারণ আবরণের পুরুত্বের পরিসর?

উত্তর: সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলির বেশিরভাগই 80-150μm হয় এবং বিমান ইঞ্জিনের EBC আবরণ 300-500μm পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

প্রশ্ন ৪: খরচ প্রভাবিত করার মূল কারণগুলি কী কী?

A: পূর্বসূরী বিশুদ্ধতা (40%), সরঞ্জামের শক্তি খরচ (30%), ফলন ক্ষতি (20%)। উচ্চমানের আবরণের একক মূল্য $5,000/কেজিতে পৌঁছাতে পারে।

প্রশ্ন ৫: প্রধান বিশ্বব্যাপী সরবরাহকারীরা কী কী?

উ: ইউরোপ এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র: কোরসটেক, মারসেন, আয়নবন্ড; এশিয়া: সেমিক্সল্যাব, ভেটেকসেমিকন, ক্যালেক্স (তাইওয়ান), সায়েন্টেক (তাইওয়ান)