সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেট ওয়েফার: সিলিকন, GaAs, SiC এবং GaN এর উপাদান বৈশিষ্ট্য

01. এর মৌলিক বিষয়সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেট ওয়েফার

1.1 সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেটের সংজ্ঞা

সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেট বলতে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস তৈরিতে ব্যবহৃত মৌলিক উপাদানকে বোঝায়, সাধারণত একক ক্রিস্টাল বা পলিক্রিস্টালাইন উপাদান যা অত্যন্ত বিশুদ্ধ এবং স্ফটিক বৃদ্ধি প্রযুক্তি দ্বারা তৈরি হয়। সাবস্ট্রেট ওয়েফারগুলি সাধারণত পাতলা এবং শক্ত শীট কাঠামো, যার উপর বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস এবং সার্কিট তৈরি করা হয়। সাবস্ট্রেটের বিশুদ্ধতা এবং গুণমান চূড়ান্ত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের কার্যক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতাকে সরাসরি প্রভাবিত করে।

1.2 সাবস্ট্রেট ওয়েফারের ভূমিকা এবং প্রয়োগের ক্ষেত্র

সাবস্ট্রেট ওয়েফারগুলি সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়াতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ডিভাইস এবং সার্কিটের ভিত্তি হিসাবে, সাবস্ট্রেট ওয়েফারগুলি শুধুমাত্র পুরো ডিভাইসের কাঠামোকে সমর্থন করে না, তবে বৈদ্যুতিক, তাপীয় এবং যান্ত্রিক দিকগুলিতে প্রয়োজনীয় সহায়তা প্রদান করে। এর প্রধান ফাংশন অন্তর্ভুক্ত:

যান্ত্রিক সমর্থন: পরবর্তী উত্পাদন পদক্ষেপ সমর্থন করার জন্য একটি স্থিতিশীল কাঠামোগত ভিত্তি প্রদান করুন।

তাপ ব্যবস্থাপনা: ডিভাইস কর্মক্ষমতা প্রভাবিত থেকে অতিরিক্ত গরম প্রতিরোধ তাপ অপচয় সাহায্য.

বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য: ডিভাইসের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে, যেমন পরিবাহিতা, ক্যারিয়ারের গতিশীলতা ইত্যাদি।

প্রয়োগ ক্ষেত্রের পরিপ্রেক্ষিতে, সাবস্ট্রেট ওয়েফারগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:

মাইক্রোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস: যেমন ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (ICs), মাইক্রোপ্রসেসর ইত্যাদি।

অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস: যেমন এলইডি, লেজার, ফটোডিটেক্টর ইত্যাদি।

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইলেকট্রনিক ডিভাইস: যেমন আরএফ এমপ্লিফায়ার, মাইক্রোওয়েভ ডিভাইস ইত্যাদি।

পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস: যেমন পাওয়ার কনভার্টার, ইনভার্টার ইত্যাদি।

02. অর্ধপরিবাহী পদার্থ এবং তাদের বৈশিষ্ট্য

সিলিকন (Si) সাবস্ট্রেট

· একক ক্রিস্টাল সিলিকন এবং পলিক্রিস্টালাইন সিলিকনের মধ্যে পার্থক্য:

সিলিকন হল সর্বাধিক ব্যবহৃত অর্ধপরিবাহী উপাদান, প্রধানত একক ক্রিস্টাল সিলিকন এবং পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন আকারে। একক ক্রিস্টাল সিলিকন একটি অবিচ্ছিন্ন স্ফটিক কাঠামোর সমন্বয়ে গঠিত, উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং ত্রুটি-মুক্ত বৈশিষ্ট্য সহ, যা উচ্চ-কর্মক্ষমতা ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির জন্য খুব উপযুক্ত। পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন একাধিক শস্যের সমন্বয়ে গঠিত এবং শস্যের মধ্যে শস্যের সীমানা রয়েছে। যদিও উত্পাদন খরচ কম, বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা দুর্বল, তাই এটি সাধারণত কিছু কম-কর্মক্ষমতা বা বৃহৎ-স্কেল অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতিতে, যেমন সৌর কোষ ব্যবহার করা হয়।

·সিলিকন সাবস্ট্রেটের বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্য এবং সুবিধা:

সিলিকন সাবস্ট্রেটের ভাল ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যেমন উচ্চ বাহক গতিশীলতা এবং মাঝারি শক্তির ব্যবধান (1.1 eV), যা সিলিকনকে বেশিরভাগ সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস তৈরির জন্য একটি আদর্শ উপাদান করে তোলে।

এছাড়াও, সিলিকন সাবস্ট্রেটগুলির নিম্নলিখিত সুবিধা রয়েছে:

উচ্চ বিশুদ্ধতা: উন্নত পরিশোধন এবং বৃদ্ধি কৌশল মাধ্যমে, খুব উচ্চ বিশুদ্ধতা একক স্ফটিক সিলিকন প্রাপ্ত করা যেতে পারে.

খরচ-কার্যকারিতা: অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের সাথে তুলনা করে, সিলিকনের একটি কম খরচ এবং একটি পরিপক্ক উত্পাদন প্রক্রিয়া রয়েছে৷

অক্সাইড গঠন: সিলিকন প্রাকৃতিকভাবে সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2) এর একটি স্তর তৈরি করতে পারে, যা ডিভাইস তৈরিতে একটি ভাল অন্তরক স্তর হিসাবে কাজ করতে পারে।

গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) সাবস্ট্রেট

· GaAs-এর উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য:

গ্যালিয়াম আর্সেনাইড একটি যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-গতির ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত এর উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা এবং প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপের কারণে। GaAs ডিভাইসগুলি উচ্চতর দক্ষতা এবং কম শব্দের মাত্রা সহ উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করতে পারে। এটি মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার তরঙ্গ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে GaA কে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান করে তোলে।

· অপটোইলেক্ট্রনিক্স এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইলেকট্রনিক ডিভাইসে GaAs-এর প্রয়োগ:

এর সরাসরি ব্যান্ডগ্যাপের কারণে, GaAs অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, GaAs উপকরণগুলি LEDs এবং লেজার তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও, GaAs-এর উচ্চ ইলেক্ট্রন গতিশীলতা এটিকে RF পরিবর্ধক, মাইক্রোওয়েভ ডিভাইস এবং স্যাটেলাইট যোগাযোগের সরঞ্জামগুলিতে ভাল কার্য সম্পাদন করে।

সিলিকন কার্বাইড (SiC) সাবস্ট্রেট

· SiC-এর তাপ পরিবাহিতা এবং উচ্চ শক্তি বৈশিষ্ট্য:

সিলিকন কার্বাইড চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এবং উচ্চ ভাঙ্গন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাথে একটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর। এই বৈশিষ্ট্যগুলি উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ তাপমাত্রা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য SiC খুব উপযুক্ত করে তোলে। SiC ডিভাইসগুলি সিলিকন ডিভাইসের চেয়ে কয়েকগুণ বেশি ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রায় স্থিরভাবে কাজ করতে পারে।

· পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসে SiC এর সুবিধা:

SiC সাবস্ট্রেটগুলি পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে উল্লেখযোগ্য সুবিধা দেখায়, যেমন কম সুইচিং লস এবং উচ্চতর দক্ষতা। এটি বৈদ্যুতিক যানবাহন, বায়ু এবং সৌর ইনভার্টারের মতো উচ্চ শক্তি রূপান্তর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে SiC কে ক্রমবর্ধমান জনপ্রিয় করে তোলে। উপরন্তু, SiC এর উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের কারণে মহাকাশ এবং শিল্প নিয়ন্ত্রণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) সাবস্ট্রেট

· উচ্চ ইলেক্ট্রন গতিশীলতা এবং GaN এর অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য:

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড অত্যন্ত উচ্চ ইলেক্ট্রন গতিশীলতা এবং শক্তিশালী অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য সহ আরেকটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর। GaN এর উচ্চ ইলেক্ট্রন গতিশীলতা এটিকে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ শক্তি প্রয়োগে অত্যন্ত দক্ষ করে তোলে। একই সময়ে, GaN অতিবেগুনী থেকে দৃশ্যমান পরিসরে আলো নির্গত করতে পারে, যা বিভিন্ন অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত।

· পাওয়ার এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসে GaN এর প্রয়োগ:

পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, GaN ডিভাইসগুলি তাদের উচ্চ ব্রেকডাউন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং কম অন-প্রতিরোধের কারণে পাওয়ার সাপ্লাই এবং RF অ্যামপ্লিফায়ার পরিবর্তন করতে পারদর্শী। একই সময়ে, GaN অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলিতেও একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, বিশেষ করে LED এবং লেজার ডায়োড তৈরিতে, আলো এবং প্রদর্শন প্রযুক্তির অগ্রগতি প্রচার করে।

· অর্ধপরিবাহী মধ্যে উদীয়মান উপকরণ সম্ভাব্য:

বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশের সাথে, উদীয়মান সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ যেমন গ্যালিয়াম অক্সাইড (Ga2O3) এবং হীরা প্রচুর সম্ভাবনা দেখিয়েছে। গ্যালিয়াম অক্সাইডের একটি আল্ট্রা-ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ (4.9 eV) রয়েছে এবং এটি উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য খুবই উপযুক্ত, যখন হীরাকে তার চমৎকার তাপীয়তার কারণে পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি আদর্শ উপাদান হিসাবে বিবেচনা করা হয়। পরিবাহিতা এবং অত্যন্ত উচ্চ ক্যারিয়ারের গতিশীলতা। এই নতুন উপকরণগুলি ভবিষ্যতে ইলেকট্রনিক এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে বলে আশা করা হচ্ছে।

03. ওয়েফার উত্পাদন প্রক্রিয়া

3.1 সাবস্ট্রেট ওয়েফারের বৃদ্ধি প্রযুক্তি

3.1.1 Czochralski পদ্ধতি (CZ পদ্ধতি)

Czochralski পদ্ধতি হল একক-ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফার তৈরির জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি। এটি একটি বীজ স্ফটিকে গলিত সিলিকনে ডুবিয়ে এবং তারপরে ধীরে ধীরে এটিকে টেনে বের করার মাধ্যমে করা হয়, যাতে গলিত সিলিকন বীজ স্ফটিকের উপর স্ফটিক হয়ে যায় এবং একটি একক স্ফটিকের মধ্যে বৃদ্ধি পায়। এই পদ্ধতিটি বড় আকারের, উচ্চ-মানের একক-ক্রিস্টাল সিলিকন তৈরি করতে পারে, যা বড় আকারের ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরির জন্য খুব উপযুক্ত।

3.1.2 ব্রিজম্যান পদ্ধতি

ব্রিজম্যান পদ্ধতিটি সাধারণত গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের মতো যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর বাড়াতে ব্যবহৃত হয়। এই পদ্ধতিতে, কাঁচামাল একটি ক্রুসিবলের মধ্যে একটি গলিত অবস্থায় উত্তপ্ত করা হয় এবং তারপর ধীরে ধীরে একটি একক স্ফটিক তৈরি করার জন্য ঠান্ডা হয়। ব্রিজম্যান পদ্ধতি স্ফটিকের বৃদ্ধির হার এবং দিক নিয়ন্ত্রণ করতে পারে এবং জটিল যৌগিক অর্ধপরিবাহী উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত।

3.1.3 মলিকুলার বিম এপিটাক্সি (MBE)

আণবিক মরীচি এপিটাক্সি একটি প্রযুক্তি যা সাবস্ট্রেটে অতি-পাতলা সেমিকন্ডাক্টর স্তরগুলি বৃদ্ধি করতে ব্যবহৃত হয়। এটি একটি অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম পরিবেশে বিভিন্ন উপাদানের আণবিক মরীচিকে সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রণ করে এবং স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে জমা করে উচ্চ-মানের স্ফটিক স্তর গঠন করে। এমবিই প্রযুক্তি উচ্চ-নির্ভুল কোয়ান্টাম বিন্দু এবং অতি-পাতলা হেটারোজংশন কাঠামো তৈরির জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত।

3.1.4 রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)

রাসায়নিক বাষ্প জমা একটি পাতলা ফিল্ম ডিপোজিশন প্রযুক্তি যা সেমিকন্ডাক্টর এবং অন্যান্য উচ্চ-কার্যকারিতা সামগ্রী তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। CVD বায়বীয় পূর্বসূরকে পচিয়ে দেয় এবং একটি কঠিন ফিল্ম তৈরি করতে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে জমা করে। CVD প্রযুক্তি অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত বেধ এবং রচনা সহ ফিল্ম তৈরি করতে পারে, যা জটিল ডিভাইস তৈরির জন্য খুবই উপযুক্ত।

3.2 ওয়েফার কাটিং এবং পলিশিং

3.2.1 সিলিকন ওয়েফার কাটিয়া প্রযুক্তি

স্ফটিক বৃদ্ধি সম্পন্ন হওয়ার পরে, বড় স্ফটিকটি পাতলা টুকরো টুকরো করে কেটে ওয়েফারে পরিণত হবে। সিলিকন ওয়েফার কাটিং সাধারণত ডায়মন্ড করাত ব্লেড বা তারের করাত প্রযুক্তি ব্যবহার করে কাটার সঠিকতা নিশ্চিত করতে এবং উপাদানের ক্ষতি কমাতে। ওয়েফারের বেধ এবং পৃষ্ঠের সমতলতা প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করে তা নিশ্চিত করার জন্য কাটার প্রক্রিয়াটি সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা দরকার।

-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---------------------------------------------------

VeTek সেমিকন্ডাক্টর হল একটি পেশাদার চীনা প্রস্তুতকারক4° বন্ধ অক্ষ p-টাইপ SiC ওয়েফার, 4H N টাইপ SiC সাবস্ট্রেট, এবং4H সেমি ইনসুলেটিং টাইপ SiC সাবস্ট্রেট.  VeTek সেমিকন্ডাক্টর বিভিন্ন জন্য উন্নত সমাধান প্রদান করতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধSiC Waferসেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য পণ্য। 

আপনি আগ্রহী হলেসেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেট ওয়েফারs, দয়া করে নির্দ্বিধায় আমাদের সাথে সরাসরি যোগাযোগ করুন।

মোবাইল: +86-180 6922 0752

Whatsapp: +86 180 6922 0752

ইমেইল: anny@veteksemi.com