সিলিকন কার্বাইড প্রযুক্তিগত বাধা কি কি?

সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের প্রথম প্রজন্মের ঐতিহ্যগত সিলিকন (Si) এবং জার্মেনিয়াম (Ge) দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়, যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উত্পাদনের ভিত্তি। এগুলি কম-ভোল্টেজ, কম-ফ্রিকোয়েন্সি এবং কম-পাওয়ার ট্রানজিস্টর এবং ডিটেক্টরগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। 90% এর বেশি সেমিকন্ডাক্টর পণ্য সিলিকন-ভিত্তিক উপকরণ দিয়ে তৈরি;
দ্বিতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর পদার্থগুলি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs), ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP) এবং গ্যালিয়াম ফসফাইড (GaP) দ্বারা উপস্থাপিত হয়। সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইসগুলির সাথে তুলনা করে, তাদের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-গতির অপটোইলেক্ট্রনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্স এবং মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্সের ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ;
সিলিকন কার্বাইড (SiC), গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN), জিঙ্ক অক্সাইড (ZnO), ডায়মন্ড (C), এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN) এর মতো উদীয়মান পদার্থ দ্বারা অর্ধপরিবাহী পদার্থের তৃতীয় প্রজন্মের প্রতিনিধিত্ব করা হয়।

সিলিকন কার্বাইডতৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের বিকাশের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক উপাদান। সিলিকন কার্বাইড পাওয়ার ডিভাইসগুলি তাদের চমৎকার উচ্চ-ভোল্টেজ প্রতিরোধ, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ, কম ক্ষতি এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে পাওয়ার ইলেকট্রনিক সিস্টেমগুলির উচ্চ দক্ষতা, ক্ষুদ্রকরণ এবং লাইটওয়েট প্রয়োজনীয়তাগুলি কার্যকরভাবে পূরণ করতে পারে।

এর উচ্চতর শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে: উচ্চ ব্যান্ড গ্যাপ (উচ্চ ব্রেকডাউন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং উচ্চ শক্তি ঘনত্বের সাথে সম্পর্কিত), উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, এটি ভবিষ্যতে সেমিকন্ডাক্টর চিপ তৈরির জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত মৌলিক উপাদান হয়ে উঠবে বলে আশা করা হচ্ছে। . বিশেষ করে নতুন শক্তির যানবাহন, ফটোভোলটাইক পাওয়ার জেনারেশন, রেল ট্রানজিট, স্মার্ট গ্রিড এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে এর সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে।

SiC উত্পাদন প্রক্রিয়া তিনটি প্রধান ধাপে বিভক্ত: SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধি, এপিটাক্সিয়াল স্তর বৃদ্ধি এবং ডিভাইস উত্পাদন, যা শিল্প শৃঙ্খলের চারটি প্রধান লিঙ্কের সাথে মিলে যায়:স্তর, এপিটাক্সি, ডিভাইস এবং মডিউল।

সাবস্ট্রেট তৈরির মূলধারার পদ্ধতিটি প্রথমে উচ্চ-তাপমাত্রার ভ্যাকুয়াম পরিবেশে পাউডারকে পরমান্বিত করার জন্য শারীরিক বাষ্প পরমানন্দ পদ্ধতি ব্যবহার করে এবং তাপমাত্রা ক্ষেত্রের নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে বীজ স্ফটিকের পৃষ্ঠে সিলিকন কার্বাইড স্ফটিক বৃদ্ধি করে। একটি সাবস্ট্রেট হিসাবে একটি সিলিকন কার্বাইড ওয়েফার ব্যবহার করে, রাসায়নিক বাষ্প জমা একটি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার গঠনের জন্য ওয়েফারে একক স্ফটিকের একটি স্তর জমা করতে ব্যবহৃত হয়। তাদের মধ্যে, একটি পরিবাহী সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটে একটি সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল স্তর বৃদ্ধি করে পাওয়ার ডিভাইস তৈরি করা যেতে পারে, যা প্রধানত বৈদ্যুতিক যানবাহন, ফটোভোলটাইক্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়; একটি আধা-অন্তরক উপর একটি গ্যালিয়াম নাইট্রাইড এপিটাক্সিয়াল স্তর বৃদ্ধিসিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটআরও রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইসে তৈরি করা যেতে পারে, 5G যোগাযোগ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

আপাতত, সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের সিলিকন কার্বাইড শিল্প চেইনে সর্বোচ্চ প্রযুক্তিগত বাধা রয়েছে এবং সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটগুলি উত্পাদন করা সবচেয়ে কঠিন।

SiC-এর উৎপাদন বাধা সম্পূর্ণরূপে সমাধান করা হয়নি, এবং কাঁচামাল ক্রিস্টাল পিলারের গুণমান অস্থির এবং একটি ফলন সমস্যা রয়েছে, যা SiC ডিভাইসগুলির উচ্চ মূল্যের দিকে পরিচালিত করে। সিলিকন উপাদানের একটি ক্রিস্টাল রড হতে গড়ে মাত্র 3 দিন লাগে, কিন্তু একটি সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল রড হতে এক সপ্তাহ সময় লাগে। একটি সাধারণ সিলিকন ক্রিস্টাল রড 200 সেমি লম্বা হতে পারে, কিন্তু একটি সিলিকন কার্বাইড ক্রিস্টাল রড মাত্র 2 সেমি লম্বা হতে পারে। অধিকন্তু, SiC নিজেই একটি শক্ত এবং ভঙ্গুর উপাদান, এবং এটি দিয়ে তৈরি ওয়েফারগুলি ঐতিহ্যগত যান্ত্রিক কাটিং ওয়েফার ডাইসিং ব্যবহার করার সময় প্রান্ত চিপ করার প্রবণ হয়, যা পণ্যের ফলন এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে। SiC সাবস্ট্রেটগুলি প্রথাগত সিলিকন ইঙ্গটগুলির থেকে খুব আলাদা, এবং সিলিকন কার্বাইড পরিচালনা করার জন্য সরঞ্জাম, প্রক্রিয়া, প্রক্রিয়াকরণ থেকে কাটা পর্যন্ত সবকিছুই তৈরি করা দরকার।

সিলিকন কার্বাইড শিল্প চেইন প্রধানত চারটি প্রধান লিঙ্কে বিভক্ত: সাবস্ট্রেট, এপিটাক্সি, ডিভাইস এবং অ্যাপ্লিকেশন। সাবস্ট্রেট উপকরণ হল শিল্প শৃঙ্খলের ভিত্তি, এপিটাক্সিয়াল উপকরণগুলি হল ডিভাইস তৈরির চাবিকাঠি, ডিভাইসগুলি হল শিল্প শৃঙ্খলের মূল, এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি হল শিল্প বিকাশের চালিকা শক্তি। আপস্ট্রিম শিল্প ভৌত বাষ্প পরমানন্দ পদ্ধতি এবং অন্যান্য পদ্ধতির মাধ্যমে স্তর উপকরণ তৈরি করতে কাঁচামাল ব্যবহার করে এবং তারপরে রাসায়নিক বাষ্প জমার পদ্ধতি এবং এপিটাক্সিয়াল উপকরণ বৃদ্ধির জন্য অন্যান্য পদ্ধতি ব্যবহার করে। মিডস্ট্রিম শিল্প রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস, পাওয়ার ডিভাইস এবং অন্যান্য ডিভাইস তৈরি করতে আপস্ট্রিম উপকরণ ব্যবহার করে, যা শেষ পর্যন্ত ডাউনস্ট্রিম 5G যোগাযোগে ব্যবহৃত হয়। , বৈদ্যুতিক যানবাহন, রেল ট্রানজিট, ইত্যাদি। তাদের মধ্যে, সাবস্ট্রেট এবং এপিটাক্সি শিল্প চেইনের খরচের 60% জন্য অ্যাকাউন্ট এবং শিল্প চেইনের প্রধান মূল্য।

SiC সাবস্ট্রেট: SiC স্ফটিক সাধারণত Lely পদ্ধতি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়। আন্তর্জাতিক মূলধারার পণ্যগুলি 4 ইঞ্চি থেকে 6 ইঞ্চিতে রূপান্তরিত হচ্ছে এবং 8-ইঞ্চি পরিবাহী সাবস্ট্রেট পণ্যগুলি তৈরি করা হয়েছে। গার্হস্থ্য স্তরগুলি প্রধানত 4 ইঞ্চি। যেহেতু বিদ্যমান 6-ইঞ্চি সিলিকন ওয়েফার উত্পাদন লাইনগুলিকে আপগ্রেড করা যেতে পারে এবং SiC ডিভাইসগুলি তৈরি করতে রূপান্তরিত করা যেতে পারে, তাই 6-ইঞ্চি SiC সাবস্ট্রেটগুলির উচ্চ বাজার শেয়ার দীর্ঘ সময়ের জন্য বজায় রাখা হবে।

সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট প্রক্রিয়া জটিল এবং উত্পাদন করা কঠিন। সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট হল একটি যৌগিক অর্ধপরিবাহী একক স্ফটিক উপাদান যা দুটি উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত: কার্বন এবং সিলিকন। বর্তমানে, শিল্প প্রধানত উচ্চ-বিশুদ্ধতা কার্বন পাউডার এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকন পাউডার সিলিকন কার্বাইড পাউডার সংশ্লেষিত করার জন্য কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করে। একটি বিশেষ তাপমাত্রা ক্ষেত্রের অধীনে, পরিপক্ক শারীরিক বাষ্প সংক্রমণ পদ্ধতি (PVT পদ্ধতি) একটি স্ফটিক বৃদ্ধি চুল্লিতে বিভিন্ন আকারের সিলিকন কার্বাইড বৃদ্ধি করতে ব্যবহৃত হয়। একটি সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট তৈরি করতে ক্রিস্টাল ইনগটটি শেষ পর্যন্ত প্রক্রিয়াজাত, কাটা, মাটি, পালিশ, পরিষ্কার এবং অন্যান্য একাধিক প্রক্রিয়া করা হয়।