ପ୍ରଥମ ପିଢ଼ିର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀ ପାରମ୍ପରିକ ସିଲିକନ୍ (Si) ଏବଂ ଜର୍ମାନିୟମ୍ (Ge) ଦ୍ୱାରା ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରାଯାଏ, ଯାହା ସମନ୍ୱିତ ସର୍କିଟ୍ ଉତ୍ପାଦନର ଆଧାର। ଏଗୁଡ଼ିକ କମ୍-ଭୋଲଟେଜ୍, କମ୍-ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ଏବଂ କମ୍-ପାୱାର ଟ୍ରାଞ୍ଜିଷ୍ଟର ଏବଂ ଡିଟେକ୍ଟରରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। 90% ରୁ ଅଧିକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ଉତ୍ପାଦ ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ସାମଗ୍ରୀରେ ତିଆରି;
ଦ୍ୱିତୀୟ ପିଢ଼ିର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକୁ ଗାଲିୟମ୍ ଆର୍ସେନାଇଡ୍ (GaAs), ଇଣ୍ଡିୟମ୍ ଫସଫାଇଡ୍ (InP) ଏବଂ ଗାଲିୟମ୍ ଫସଫାଇଡ୍ (GaP) ଦ୍ୱାରା ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରାଯାଏ। ସିଲିକନ୍-ଆଧାରିତ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ ତୁଳନାରେ, ସେମାନଙ୍କର ଉଚ୍ଚ-ଆବୃତ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଗତି ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଗୁଣ ଅଛି ଏବଂ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ;
ତୃତୀୟ ପିଢ଼ିର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀକୁ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ (SiC), ଗାଲିୟମ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ (GaN), ଜିଙ୍କ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ (ZnO), ହୀରା (C), ଏବଂ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ (AlN) ଭଳି ଉଦୀୟମାନ ସାମଗ୍ରୀ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରାଯାଏ।
ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ତୃତୀୟ ପିଢ଼ିର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ଶିଳ୍ପର ବିକାଶ ପାଇଁ ଏହା ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ମୌଳିକ ସାମଗ୍ରୀ। ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ପାୱାର ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ ସେମାନଙ୍କର ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଉଚ୍ଚ-ଭୋଲଟେଜ୍ ପ୍ରତିରୋଧ, ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ପ୍ରତିରୋଧ, କମ କ୍ଷତି ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଗୁଣ ସହିତ ପାୱାର ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସିଷ୍ଟମର ଉଚ୍ଚ ଦକ୍ଷତା, କ୍ଷୁଦ୍ରକରଣ ଏବଂ ହାଲୁକା ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ ପୂରଣ କରିପାରିବ।
ଏହାର ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଭୌତିକ ଗୁଣ: ଉଚ୍ଚ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଗ୍ୟାପ୍ (ଉଚ୍ଚ ବ୍ରେକଡାଉନ୍ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଘନତ୍ୱ ସହିତ ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ), ଉଚ୍ଚ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପରିବାହିତା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା ଯୋଗୁଁ, ଏହା ଭବିଷ୍ୟତରେ ଅର୍ଦ୍ଧଚାଳକ ଚିପ୍ସ ତିଆରି ପାଇଁ ସର୍ବାଧିକ ବ୍ୟବହୃତ ମୌଳିକ ସାମଗ୍ରୀ ହେବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି। ବିଶେଷକରି ନୂତନ ଶକ୍ତି ଯାନ, ଫଟୋଭୋଲ୍ଟିକ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଉତ୍ପାଦନ, ରେଳ ପରିବହନ, ସ୍ମାର୍ଟ ଗ୍ରୀଡ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ, ଏହାର ସ୍ପଷ୍ଟ ଲାଭ ଅଛି।
SiC ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ତିନୋଟି ପ୍ରମୁଖ ପଦକ୍ଷେପରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଇଛି: SiC ଏକକ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ଉପକରଣ ନିର୍ମାଣ, ଯାହା ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳର ଚାରୋଟି ପ୍ରମୁଖ ଲିଙ୍କ ସହିତ ସମାନ:ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍, ଏପିଟାକ୍ସି, ଡିଭାଇସ୍ ଏବଂ ମଡ୍ୟୁଲ୍ସ।
ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ତିଆରି କରିବାର ମୁଖ୍ୟଧାରାର ପଦ୍ଧତି ପ୍ରଥମେ ଭୌତିକ ବାଷ୍ପ ସବ୍ଲିମେସନ୍ ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ଶୂନ୍ୟ ପରିବେଶରେ ପାଉଡରକୁ ସବ୍ଲିମିଟ୍ କରେ, ଏବଂ ଏକ ତାପମାତ୍ରା କ୍ଷେତ୍ରର ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ମାଧ୍ୟମରେ ବିହନ ସ୍ଫଟିକର ପୃଷ୍ଠରେ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି କରେ। ଏକ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ୱେଫରକୁ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଭାବରେ ବ୍ୟବହାର କରି, ଏକ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱେଫର ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ ୱେଫରରେ ଏକକ ସ୍ଫଟିକର ଏକ ସ୍ତର ଜମା କରିବା ପାଇଁ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା କରାଯାଏ। ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରୁ, ଏକ ପରିବାହୀ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଏକ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି କରି ଶକ୍ତି ଉପକରଣ ତିଆରି କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହା ମୁଖ୍ୟତଃ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଯାନ, ଫଟୋଭୋଲ୍ଟିକ୍ସ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ; ଏକ ଅର୍ଦ୍ଧ-ଅନୁପାତିକ ଉପରେ ଏକ ଗାଲିୟମ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି କରେ।ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଏହାକୁ ଆହୁରି ରେଡିଓ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ଡିଭାଇସରେ ପରିଣତ କରାଯାଇପାରିବ, ଯାହା 5G ଯୋଗାଯୋଗ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟବହୃତ ହେବ।
ବର୍ତ୍ତମାନ ପାଇଁ, ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକରେ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳାରେ ସର୍ବାଧିକ ବୈଷୟିକ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ରହିଛି, ଏବଂ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ସବୁଠାରୁ କଷ୍ଟକର।
SiC ର ଉତ୍ପାଦନ ବାଧା ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ସମାଧାନ ହୋଇନାହିଁ, ଏବଂ କଞ୍ଚାମାଲ ସ୍ଫଟିକ ସ୍ତମ୍ଭଗୁଡ଼ିକର ଗୁଣବତ୍ତା ଅସ୍ଥିର ଏବଂ ଅମଳ ସମସ୍ୟା ରହିଛି, ଯାହା SiC ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକର ଉଚ୍ଚ ମୂଲ୍ୟକୁ ନେଇଥାଏ। ସିଲିକନ୍ ସାମଗ୍ରୀକୁ ଏକ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍ ରେ ପରିଣତ ହେବାକୁ ହାରାହାରି ମାତ୍ର 3 ଦିନ ଲାଗେ, କିନ୍ତୁ ଏକ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍ ପାଇଁ ଏକ ସପ୍ତାହ ଲାଗେ। ଏକ ସାଧାରଣ ସିଲିକନ୍ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍ 200 ସେମି ଲମ୍ବା ବଢ଼ିପାରେ, କିନ୍ତୁ ଏକ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ରଡ୍ କେବଳ 2 ସେମି ଲମ୍ବା ବଢ଼ିପାରେ। ଅଧିକନ୍ତୁ, SiC ନିଜେ ଏକ କଠିନ ଏବଂ ଭଙ୍ଗୁର ସାମଗ୍ରୀ, ଏବଂ ଏଥିରୁ ତିଆରି ୱେଫରଗୁଡ଼ିକ ପାରମ୍ପରିକ ଯାନ୍ତ୍ରିକ କଟିଂ ୱେଫର ଡାଇସିଂ ବ୍ୟବହାର କରିବା ସମୟରେ ଧାର ଚିପିଂ ହେବାର ସମ୍ଭାବନା ଥାଏ, ଯାହା ଉତ୍ପାଦ ଉତ୍ପାଦନ ଏବଂ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପାରମ୍ପରିକ ସିଲିକନ୍ ଇନଗଟ୍ ଠାରୁ ବହୁତ ଭିନ୍ନ, ଏବଂ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ପରିଚାଳନା ପାଇଁ ଉପକରଣ, ପ୍ରକ୍ରିୟା, ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଠାରୁ କାଟିବା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସବୁକିଛି ବିକଶିତ କରିବାକୁ ପଡିବ।
ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳା ମୁଖ୍ୟତଃ ଚାରୋଟି ପ୍ରମୁଖ ଲିଙ୍କରେ ବିଭକ୍ତ: ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍, ଏପିଟାକ୍ସି, ଡିଭାଇସ୍ ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ। ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ହେଉଛି ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳାର ମୂଳଦୁଆ, ଏପିଟାକ୍ସିଏଲ୍ ସାମଗ୍ରୀ ହେଉଛି ଡିଭାଇସ୍ ନିର୍ମାଣର ଚାବିକାଠି, ଡିଭାଇସ୍ ହେଉଛି ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳାର ମୂଳ ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ ହେଉଛି ଶିଳ୍ପ ବିକାଶର ପ୍ରେରଣା ଶକ୍ତି। ଅପଷ୍ଟ୍ରିମ୍ ଶିଳ୍ପ ଭୌତିକ ବାଷ୍ପ ସବ୍ଲିମେସନ୍ ପଦ୍ଧତି ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପଦ୍ଧତି ମାଧ୍ୟମରେ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ତିଆରି କରିବା ପାଇଁ କଞ୍ଚାମାଲ ବ୍ୟବହାର କରେ, ଏବଂ ତା’ପରେ ଏପିଟାକ୍ସିଏଲ୍ ସାମଗ୍ରୀ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ପଦ୍ଧତି ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରେ। ମଧ୍ୟପ୍ରବାହ ଶିଳ୍ପ ରେଡିଓ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ଡିଭାଇସ୍, ପାୱାର ଡିଭାଇସ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଡିଭାଇସ୍ ତିଆରି କରିବା ପାଇଁ ଅପଷ୍ଟ୍ରିମ୍ ସାମଗ୍ରୀ ବ୍ୟବହାର କରେ, ଯାହା ଶେଷରେ ଡାଉନଷ୍ଟ୍ରିମ୍ 5G ଯୋଗାଯୋଗରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। , ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଯାନବାହାନ, ରେଳ ପରିବହନ, ଇତ୍ୟାଦି। ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରେ, ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସି ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳାର ମୂଲ୍ୟର 60% ପାଇଁ ଦାୟୀ ଏବଂ ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳାର ମୁଖ୍ୟ ମୂଲ୍ୟ।
SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍: SiC ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକ ସାଧାରଣତଃ ଲେଲି ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ନିର୍ମିତ ହୋଇଥାଏ। ଆନ୍ତର୍ଜାତୀୟ ମୁଖ୍ୟଧାରାର ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକ 4 ଇଞ୍ଚରୁ 6 ଇଞ୍ଚକୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହେଉଛି, ଏବଂ 8-ଇଞ୍ଚ ପରିବାହୀ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକ ବିକଶିତ ହୋଇଛି। ଘରୋଇ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକ ମୁଖ୍ୟତଃ 4 ଇଞ୍ଚ। ଯେହେତୁ ବିଦ୍ୟମାନ 6-ଇଞ୍ଚ ସିଲିକନ୍ ୱେଫର ଉତ୍ପାଦନ ଲାଇନଗୁଡ଼ିକୁ SiC ଡିଭାଇସ୍ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ଅପଗ୍ରେଡ୍ ଏବଂ ରୂପାନ୍ତରିତ କରାଯାଇପାରିବ, 6-ଇଞ୍ଚ SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ଗୁଡ଼ିକର ଉଚ୍ଚ ବଜାର ଅଂଶ ଦୀର୍ଘ ସମୟ ପାଇଁ ବଜାୟ ରହିବ।
ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଜଟିଳ ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା କଷ୍ଟକର। ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ହେଉଛି ଦୁଇଟି ଉପାଦାନରେ ଗଠିତ ଏକ ଯୌଗିକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସିଙ୍ଗଲ୍ ସ୍ଫଟିକ ସାମଗ୍ରୀ: କାର୍ବନ ଏବଂ ସିଲିକନ୍। ବର୍ତ୍ତମାନ, ଶିଳ୍ପ ମୁଖ୍ୟତଃ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ପାଉଡର ସଂଶ୍ଳେଷଣ କରିବା ପାଇଁ କଞ୍ଚାମାଲ ଭାବରେ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା କାର୍ବନ ପାଉଡର ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ସିଲିକନ୍ ପାଉଡର ବ୍ୟବହାର କରେ। ଏକ ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର ତାପମାତ୍ରା କ୍ଷେତ୍ର ଅଧୀନରେ, ଏକ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍ରେ ବିଭିନ୍ନ ଆକାରର ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ ପରିପକ୍ୱ ଭୌତିକ ବାଷ୍ପ ପ୍ରସାରଣ ପଦ୍ଧତି (PVT ପଦ୍ଧତି) ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ। ସ୍ଫଟିକ ଇନଗଟ୍ ଶେଷରେ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ, କଟା, ଭୂମି, ପଲିସ୍, ସଫା ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ବହୁବିଧ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଦ୍ୱାରା ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରାଯାଏ।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ମଇ-୨୨-୨୦୨୪