SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর কি?

চিত্র 1.SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর

1. এপিটাক্সিয়াল স্তর এবং এর সরঞ্জাম

ওয়েফার উত্পাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন, ডিভাইস তৈরির সুবিধার্থে আমাদের কিছু ওয়েফার সাবস্ট্রেটে একটি এপিটাক্সিয়াল স্তর তৈরি করতে হবে। Epitaxy একটি একক ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটের উপর একটি নতুন একক স্ফটিক বৃদ্ধির প্রক্রিয়াকে বোঝায় যা কাটা, গ্রাইন্ডিং এবং পলিশিং দ্বারা সাবধানে প্রক্রিয়া করা হয়েছে। নতুন একক স্ফটিকটি সাবস্ট্রেটের মতো একই উপাদান বা একটি ভিন্ন উপাদান (হোমোপিট্যাক্সিয়াল বা হেটেরোপিট্যাক্সিয়াল) হতে পারে। যেহেতু নতুন একক স্ফটিক স্তরটি সাবস্ট্রেট ক্রিস্টাল ফেজ বরাবর বৃদ্ধি পায়, তাই একে এপিটাক্সিয়াল স্তর বলা হয় এবং ডিভাইসের উত্পাদন এপিটাক্সিয়াল স্তরে পরিচালিত হয়। 

উদাহরণস্বরূপ, কGaAs এপিটাক্সিয়ালLED আলো-নিঃসরণকারী ডিভাইসগুলির জন্য একটি সিলিকন স্তরে স্তর প্রস্তুত করা হয়; কSiC এপিটাক্সিয়ালSBD, MOSFET এবং পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনে অন্যান্য ডিভাইস নির্মাণের জন্য একটি পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটে স্তরটি জন্মানো হয়; যোগাযোগের মতো রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনে HEMT-এর মতো ডিভাইস আরও তৈরি করতে একটি GaN এপিটাক্সিয়াল স্তর একটি আধা-অন্তরক SiC সাবস্ট্রেটের উপর তৈরি করা হয়। পরামিতি যেমন SiC এপিটাক্সিয়াল উপকরণের বেধ এবং ব্যাকগ্রাউন্ড ক্যারিয়ার ঘনত্ব সরাসরি SiC ডিভাইসের বিভিন্ন বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। এই প্রক্রিয়ায়, আমরা রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) সরঞ্জাম ছাড়া করতে পারি না।

চিত্র 2. এপিটাক্সিয়াল ফিল্ম বৃদ্ধির মোড

2. সিভিডি সরঞ্জামগুলিতে SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট সাসেপ্টরের গুরুত্ব

CVD সরঞ্জামগুলিতে, আমরা সাবস্ট্রেটটিকে সরাসরি ধাতুর উপর বা কেবলমাত্র এপিটাক্সিয়াল ডিপোজিশনের জন্য বেসে রাখতে পারি না, কারণ এতে গ্যাস প্রবাহের দিক (অনুভূমিক, উল্লম্ব), তাপমাত্রা, চাপ, স্থিরকরণ এবং দূষকগুলির মতো অনেকগুলি কারণ জড়িত থাকে। অতএব, আমাদের একটি সাসেপ্টর ব্যবহার করতে হবে(ওয়েফার ক্যারিয়ার) একটি ট্রেতে সাবস্ট্রেট স্থাপন করতে এবং এটিতে এপিটাক্সিয়াল ডিপোজিশন সঞ্চালনের জন্য CVD প্রযুক্তি ব্যবহার করুন। এই সাসেপ্টর হল SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর (এটিকে একটি ট্রেও বলা হয়)।

2.1 MOCVD সরঞ্জামগুলিতে SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট সাসেপ্টরের প্রয়োগ

SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর একটি মূল ভূমিকা পালন করেধাতু জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা (MOCVD) সরঞ্জামসমর্থন এবং একক স্ফটিক স্তর গরম. এই সাসেপ্টরের তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং তাপীয় অভিন্নতা এপিটাক্সিয়াল উপকরণগুলির গুণমানের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, তাই এটি MOCVD সরঞ্জামগুলিতে একটি অপরিহার্য মূল উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়। ধাতব জৈব রাসায়নিক বাষ্প জমা (MOCVD) প্রযুক্তি বর্তমানে ব্লু এলইডিতে GaN পাতলা ফিল্মের এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় কারণ এটির সহজ অপারেশন, নিয়ন্ত্রণযোগ্য বৃদ্ধির হার এবং উচ্চ বিশুদ্ধতার সুবিধা রয়েছে।

MOCVD সরঞ্জামের মূল উপাদানগুলির মধ্যে একটি হিসাবে, ভেটেক সেমিকন্ডাক্টর গ্রাফাইট সাসেপ্টর একক ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটগুলিকে সমর্থন এবং গরম করার জন্য দায়ী, যা সরাসরি পাতলা ফিল্ম উপকরণগুলির অভিন্নতা এবং বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করে এবং এইভাবে এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের প্রস্তুতির মানের সাথে সম্পর্কিত। ব্যবহারের সংখ্যা বৃদ্ধি এবং কাজের পরিবেশের পরিবর্তনের সাথে সাথে গ্রাফাইট সাসেপ্টর পরিধানের প্রবণতা রয়েছে এবং তাই এটি একটি ভোগ্য হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে।

2.2। SIC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট সাসেপ্টরের বৈশিষ্ট্য

MOCVD সরঞ্জামের চাহিদা মেটাতে, গ্রাফাইট সাসেপ্টরের জন্য প্রয়োজনীয় আবরণের নিম্নলিখিত মানগুলি পূরণ করার জন্য নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য থাকতে হবে:

✔  ভালো কভারেজ: SiC আবরণ সম্পূর্ণরূপে সাসেপ্টর আবরণ এবং একটি উচ্চ ডিগ্রী ঘনত্ব একটি ক্ষয়কারী গ্যাস পরিবেশে ক্ষতি প্রতিরোধ করতে হবে.

✔  উচ্চ বন্ধন শক্তি: আবরণ দৃঢ়ভাবে সাসেপ্টরের সাথে আবদ্ধ হওয়া উচিত এবং একাধিক উচ্চ-তাপমাত্রা এবং নিম্ন-তাপমাত্রা চক্রের পরে পড়ে যাওয়া সহজ নয়।

✔  ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতা: উচ্চ তাপমাত্রা এবং ক্ষয়কারী বায়ুমণ্ডলে ব্যর্থতা এড়াতে আবরণের অবশ্যই ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতা থাকতে হবে।

2.3 গ্রাফাইট এবং সিলিকন কার্বাইড উপকরণগুলি মেলাতে অসুবিধা এবং চ্যালেঞ্জ৷

জারা প্রতিরোধ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, তাপীয় শক প্রতিরোধ এবং ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতার মতো সুবিধার কারণে সিলিকন কার্বাইড (SiC) GaN এপিটাক্সিয়াল বায়ুমণ্ডলে ভাল কাজ করে। এর তাপ সম্প্রসারণ সহগ গ্রাফাইটের অনুরূপ, এটি গ্রাফাইট সাসেপ্টর আবরণের জন্য পছন্দের উপাদান তৈরি করে।

যাইহোক, সব পরে,গ্রাফাইটএবংসিলিকন কার্বাইডদুটি ভিন্ন উপাদান, এবং এখনও এমন পরিস্থিতি থাকবে যেখানে আবরণের একটি ছোট পরিষেবা জীবন থাকে, পড়ে যাওয়া সহজ এবং বিভিন্ন তাপীয় প্রসারণ সহগগুলির কারণে খরচ বৃদ্ধি পায়। 

3. SiC আবরণ প্রযুক্তি

3.1। সাধারণ প্রকারের SiC

বর্তমানে, সাধারণ ধরণের SiC এর মধ্যে রয়েছে 3C, 4H এবং 6H, এবং বিভিন্ন ধরণের SiC বিভিন্ন উদ্দেশ্যে উপযুক্ত। উদাহরণস্বরূপ, 4H-SiC উচ্চ-পাওয়ার ডিভাইস তৈরির জন্য উপযুক্ত, 6H-SiC তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এবং 3C-SiC GaN এপিটাক্সিয়াল স্তর প্রস্তুত করতে এবং SiC-GaN RF ডিভাইস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। GaN এর অনুরূপ গঠন। 3C-SiC কে সাধারণত β-SiC হিসাবেও উল্লেখ করা হয়, যা প্রধানত পাতলা ফিল্ম এবং আবরণ সামগ্রীর জন্য ব্যবহৃত হয়। অতএব, β-SiC বর্তমানে আবরণের জন্য অন্যতম প্রধান উপকরণ।

3.2সিলিকন কার্বাইড আবরণপ্রস্তুতি পদ্ধতি

জেল-সল পদ্ধতি, স্প্রে করার পদ্ধতি, আয়ন বিম স্প্রে করার পদ্ধতি, রাসায়নিক বাষ্প বিক্রিয়া পদ্ধতি (CVR) এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা করার পদ্ধতি (CVD) সহ সিলিকন কার্বাইড আবরণ তৈরির জন্য অনেকগুলি বিকল্প রয়েছে। তাদের মধ্যে, রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতি (CVD) বর্তমানে SiC আবরণ প্রস্তুত করার প্রধান প্রযুক্তি। এই পদ্ধতিটি গ্যাস ফেজ বিক্রিয়ার মাধ্যমে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে SiC আবরণ জমা করে, যার ফলে আবরণ এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে ঘনিষ্ঠ বন্ধনের সুবিধা রয়েছে, যা সাবস্ট্রেট উপাদানের অক্সিডেশন প্রতিরোধ এবং বিমোচন প্রতিরোধের উন্নতি করে।

উচ্চ-তাপমাত্রার সিন্টারিং পদ্ধতি, এম্বেডিং পাউডারে গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট স্থাপন করে এবং একটি জড় বায়ুমণ্ডলের নীচে উচ্চ তাপমাত্রায় সিন্টারিং করে, অবশেষে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে একটি SiC আবরণ তৈরি করে, যাকে এমবেডিং পদ্ধতি বলা হয়। যদিও এই পদ্ধতিটি সহজ এবং আবরণটি সাবস্ট্রেটের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ থাকে, তবে পুরুত্বের দিক থেকে আবরণটির অভিন্নতা খারাপ, এবং গর্তগুলি দেখা দেওয়ার প্রবণ, যা অক্সিডেশন প্রতিরোধকে হ্রাস করে।

✔  স্প্রে করার পদ্ধতিগ্রাফাইট সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে তরল কাঁচামাল স্প্রে করা এবং তারপর একটি আবরণ তৈরি করার জন্য একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কাঁচামালকে শক্ত করা জড়িত। যদিও এই পদ্ধতিটি কম খরচের, লেপটি দুর্বলভাবে সাবস্ট্রেটের সাথে আবদ্ধ, এবং আবরণের দুর্বল অভিন্নতা, পাতলা পুরুত্ব এবং দুর্বল জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং সাধারণত অতিরিক্ত চিকিত্সার প্রয়োজন হয়।

✔  আয়ন বিম স্প্রে করার প্রযুক্তিগ্রাফাইট সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে গলিত বা আংশিকভাবে গলিত উপাদান স্প্রে করার জন্য একটি আয়ন বিম বন্দুক ব্যবহার করে, যা পরে শক্ত হয়ে একটি আবরণ তৈরি করে। যদিও অপারেশনটি সহজ এবং এটি তুলনামূলকভাবে ঘন সিলিকন কার্বাইড লেপ তৈরি করতে পারে, লেপটি ভাঙ্গা সহজ এবং দুর্বল জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। এটি সাধারণত উচ্চ-মানের SiC যৌগিক আবরণ প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়।

✔ সল-জেল পদ্ধতি, এই পদ্ধতিতে একটি অভিন্ন এবং স্বচ্ছ সল দ্রবণ প্রস্তুত করা, এটিকে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে প্রয়োগ করা এবং তারপরে একটি আবরণ তৈরি করার জন্য শুকানো এবং সিন্টারিং করা জড়িত। যদিও অপারেশন সহজ এবং খরচ কম, প্রস্তুত আবরণ কম তাপ শক প্রতিরোধের আছে এবং ক্র্যাকিং প্রবণ, তাই এর প্রয়োগ পরিসীমা সীমিত।

✔ রাসায়নিক বাষ্প প্রতিক্রিয়া প্রযুক্তি (CVR): CVR SiO বাষ্প উৎপন্ন করতে Si এবং SiO2 পাউডার ব্যবহার করে, এবং কার্বন উপাদান সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে একটি SiC আবরণ তৈরি করে। যদিও একটি শক্তভাবে বন্ধন আবরণ প্রস্তুত করা যেতে পারে, একটি উচ্চ প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা প্রয়োজন এবং খরচ বেশী।

✔  রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD): CVD বর্তমানে SiC আবরণ প্রস্তুত করার জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত প্রযুক্তি, এবং SiC আবরণগুলি সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে গ্যাস ফেজ বিক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়। এই পদ্ধতিতে তৈরি আবরণটি সাবস্ট্রেটের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে আবদ্ধ থাকে, যা সাবস্ট্রেটের অক্সিডেশন প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং বিমোচন প্রতিরোধ ক্ষমতাকে উন্নত করে, তবে দীর্ঘ জমার সময় প্রয়োজন, এবং প্রতিক্রিয়া গ্যাস বিষাক্ত হতে পারে।

চিত্র 3. রাসায়নিক বাষ্প ডিপোশন ডায়াগ্রাম

4. বাজার প্রতিযোগিতা এবংভেটেক সেমিকন্ডাক্টরএর প্রযুক্তিগত উদ্ভাবন

SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট বাজারে, বিদেশী নির্মাতারা সুস্পষ্ট নেতৃস্থানীয় সুবিধা এবং একটি উচ্চ বাজার শেয়ার সহ আগে শুরু করেছিল। আন্তর্জাতিকভাবে, নেদারল্যান্ডের Xycard, জার্মানির SGL, জাপানের Toyo Tanso এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের MEMC হল মূলধারার সরবরাহকারী এবং তারা মূলত আন্তর্জাতিক বাজারে একচেটিয়া অধিকারী। যাইহোক, চীন এখন গ্রাফাইট সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে সমানভাবে ক্রমবর্ধমান SiC আবরণের মূল প্রযুক্তির মাধ্যমে ভেঙেছে এবং এর গুণমান দেশী এবং বিদেশী গ্রাহকদের দ্বারা যাচাই করা হয়েছে। একই সময়ে, দামের ক্ষেত্রে এর কিছু প্রতিযোগিতামূলক সুবিধাও রয়েছে, যা SiC প্রলিপ্ত গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট ব্যবহারের জন্য MOCVD সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে। 

ভেটেক সেমিকন্ডাক্টরের ক্ষেত্রে গবেষণা ও উন্নয়নে নিযুক্ত রয়েছেSiC আবরণ20 বছরেরও বেশি সময় ধরে। অতএব, আমরা SGL হিসাবে একই বাফার স্তর প্রযুক্তি চালু করেছি। বিশেষ প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির মাধ্যমে, গ্রাফাইট এবং সিলিকন কার্বাইডের মধ্যে একটি বাফার স্তর যোগ করা যেতে পারে যাতে পরিষেবা জীবন দুই গুণেরও বেশি বৃদ্ধি পায়।