SiC একক ক্রিস্টাল বৃদ্ধিতে বীজ ক্রিস্টাল প্রস্তুতির প্রক্রিয়া

সিলিকন কার্বাইড (SiC)উপাদানটির একটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ সমালোচনামূলক ব্রেকডাউন ক্ষেত্রের শক্তি এবং উচ্চ স্যাচুরেটেড ইলেক্ট্রন ড্রিফ্ট বেগের সুবিধা রয়েছে, যা এটিকে সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন ক্ষেত্রে অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল করে তুলেছে। SiC একক স্ফটিক সাধারণত শারীরিক বাষ্প পরিবহন (PVT) পদ্ধতির মাধ্যমে উত্পাদিত হয়। এই পদ্ধতির নির্দিষ্ট ধাপগুলির মধ্যে একটি গ্রাফাইট ক্রুসিবলের নীচে SiC পাউডার স্থাপন করা এবং ক্রুসিবলের শীর্ষে একটি SiC বীজ স্ফটিক স্থাপন করা জড়িত। গ্রাফাইটক্রুসিবলSiC এর পরমানন্দ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়, যার ফলে SiC পাউডার বাষ্প পর্যায়ের পদার্থ যেমন Si vapor, Si2C, এবং SiC2 তে পচে যায়। অক্ষীয় তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টের প্রভাবে, এই বাষ্পীভূত পদার্থগুলি ক্রুসিবলের শীর্ষে উপনীত হয় এবং SiC বীজ স্ফটিকের পৃষ্ঠে ঘনীভূত হয়, SiC একক স্ফটিকের মধ্যে স্ফটিক হয়ে যায়।

বর্তমানে, ব্যাস বীজ স্ফটিক ব্যবহৃতSiC একক স্ফটিক বৃদ্ধিলক্ষ্য স্ফটিক ব্যাস মেলে প্রয়োজন. বৃদ্ধির সময়, আঠালো ব্যবহার করে ক্রুসিবলের শীর্ষে বীজ ধারকের উপর বীজ স্ফটিক স্থির করা হয়। যাইহোক, বীজ ক্রিস্টাল ঠিক করার এই পদ্ধতিটি বীজ ধারকের পৃষ্ঠের নির্ভুলতা এবং আঠালো আবরণের অভিন্নতার মতো কারণগুলির কারণে আঠালো স্তরে শূন্যতার মতো সমস্যার কারণ হতে পারে, যার ফলে ষড়ভুজাকার শূন্যতার ত্রুটি হতে পারে। এর মধ্যে রয়েছে গ্রাফাইট প্লেটের সমতলতা উন্নত করা, আঠালো স্তরের পুরুত্বের অভিন্নতা বৃদ্ধি করা এবং একটি নমনীয় বাফার স্তর যুক্ত করা। এই প্রচেষ্টা সত্ত্বেও, আঠালো স্তরের ঘনত্ব নিয়ে এখনও সমস্যা রয়েছে এবং বীজ স্ফটিক বিচ্ছিন্ন হওয়ার ঝুঁকি রয়েছে। বন্ধন পদ্ধতি অবলম্বন করেওয়েফারগ্রাফাইট কাগজ এবং ক্রুসিবলের শীর্ষে এটিকে ওভারল্যাপ করার জন্য, আঠালো স্তরের ঘনত্ব উন্নত করা যেতে পারে এবং ওয়েফারের বিচ্ছিন্নতা প্রতিরোধ করা যেতে পারে।

1. পরীক্ষামূলক পরিকল্পনা:
পরীক্ষায় ব্যবহৃত ওয়েফারগুলি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ6-ইঞ্চি এন-টাইপ SiC ওয়েফার. ফটোরেসিস্ট একটি স্পিন কোটার ব্যবহার করে প্রয়োগ করা হয়। একটি স্ব-উন্নত বীজ হট-প্রেস ফার্নেস ব্যবহার করে আনুগত্য অর্জন করা হয়।

1.1 বীজ ক্রিস্টাল ফিক্সেশন স্কিম:
বর্তমানে, SiC বীজ স্ফটিক আনুগত্য স্কিম দুটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে: আঠালো প্রকার এবং সাসপেনশন প্রকার।

আঠালো টাইপ স্কিম (চিত্র 1): এটি বন্ধন জড়িতSiC ওয়েফারএকটি বাফার স্তর হিসাবে গ্রাফাইট কাগজ একটি স্তর সঙ্গে গ্রাফাইট প্লেটের মধ্যে ফাঁক দূর করতেSiC ওয়েফারএবং গ্রাফাইট প্লেট। প্রকৃত উৎপাদনে, গ্রাফাইট কাগজ এবং গ্রাফাইট প্লেটের মধ্যে বন্ধন শক্তি দুর্বল, যার ফলে উচ্চ-তাপমাত্রার বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার সময় ঘন ঘন বীজ স্ফটিক বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়, যার ফলে বৃদ্ধি ব্যর্থ হয়।

সাসপেনশন টাইপ স্কিম (চিত্র 2): সাধারণত, আঠালো কার্বনাইজেশন বা আবরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে SiC ওয়েফারের বন্ধন পৃষ্ঠে একটি ঘন কার্বন ফিল্ম তৈরি করা হয়। দSiC ওয়েফারতারপরে দুটি গ্রাফাইট প্লেটের মধ্যে আটকানো হয় এবং গ্রাফাইট ক্রুসিবলের শীর্ষে স্থাপন করা হয়, কার্বন ফিল্ম ওয়েফারকে রক্ষা করার সময় স্থায়িত্ব নিশ্চিত করে। যাইহোক, আবরণের মাধ্যমে কার্বন ফিল্ম তৈরি করা ব্যয়বহুল এবং শিল্প উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত নয়। আঠালো কার্বনাইজেশন পদ্ধতি অসামঞ্জস্যপূর্ণ কার্বন ফিল্মের গুণমান প্রদান করে, যা শক্তিশালী আনুগত্য সহ একটি পুরোপুরি ঘন কার্বন ফিল্ম পাওয়া কঠিন করে তোলে। উপরন্তু, গ্রাফাইট প্লেটগুলিকে ক্ল্যাম্প করা ওয়েফারের পৃষ্ঠের কিছু অংশকে ব্লক করে কার্যকর বৃদ্ধির ক্ষেত্রকে হ্রাস করে।

উপরের দুটি স্কিমের উপর ভিত্তি করে, একটি নতুন আঠালো এবং ওভারল্যাপিং স্কিম প্রস্তাব করা হয়েছে (চিত্র 3):

আঠালো কার্বনাইজেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে SiC ওয়েফারের বন্ধন পৃষ্ঠে একটি অপেক্ষাকৃত ঘন কার্বন ফিল্ম তৈরি করা হয়, আলোকসজ্জার অধীনে কোন বড় আলো ফুটো না হয় তা নিশ্চিত করে।
কার্বন ফিল্মের সাথে আচ্ছাদিত SiC ওয়েফারটি গ্রাফাইট কাগজের সাথে বন্ধন করা হয়, বন্ধন পৃষ্ঠটি কার্বন ফিল্মের পাশে থাকে। আঠালো স্তর আলোর নিচে সমানভাবে কালো প্রদর্শিত হবে।
গ্রাফাইট কাগজ গ্রাফাইট প্লেট দ্বারা আবদ্ধ এবং স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য গ্রাফাইট ক্রুসিবলের উপরে স্থগিত করা হয়।

1.2 আঠালো:
ফটোরেসিস্টের সান্দ্রতা ফিল্ম বেধের অভিন্নতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। একই স্পিন গতিতে, কম সান্দ্রতার ফলে পাতলা এবং আরও অভিন্ন আঠালো ছায়াছবি তৈরি হয়। অতএব, আবেদনের প্রয়োজনীয়তার মধ্যে একটি কম-সান্দ্রতা ফটোরেসিস্ট বেছে নেওয়া হয়।

পরীক্ষার সময়, এটি পাওয়া গেছে যে কার্বনাইজিং আঠালোর সান্দ্রতা কার্বন ফিল্ম এবং ওয়েফারের মধ্যে বন্ধন শক্তিকে প্রভাবিত করে। উচ্চ সান্দ্রতা একটি স্পিন কোটার ব্যবহার করে সমানভাবে প্রয়োগ করা কঠিন করে তোলে, যখন কম সান্দ্রতার ফলে বন্ধন শক্তি দুর্বল হয়, যা আঠালো প্রবাহ এবং বাহ্যিক চাপের কারণে পরবর্তী বন্ধন প্রক্রিয়ার সময় কার্বন ফিল্ম ক্র্যাকিংয়ের দিকে পরিচালিত করে। পরীক্ষামূলক গবেষণার মাধ্যমে, কার্বনাইজিং আঠালোর সান্দ্রতা 100 mPa·s হতে নির্ধারণ করা হয়েছিল এবং বন্ধন আঠালো সান্দ্রতা 25 mPa·s নির্ধারণ করা হয়েছিল।

1.3 ওয়ার্কিং ভ্যাকুয়াম:
SiC ওয়েফারে কার্বন ফিল্ম তৈরির প্রক্রিয়ার মধ্যে SiC ওয়েফার পৃষ্ঠের আঠালো স্তর কার্বনাইজ করা জড়িত, যা অবশ্যই ভ্যাকুয়াম বা আর্গন-সুরক্ষিত পরিবেশে সঞ্চালিত হতে হবে। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে একটি আর্গন-সুরক্ষিত পরিবেশ একটি উচ্চ ভ্যাকুয়াম পরিবেশের চেয়ে কার্বন ফিল্ম তৈরির জন্য বেশি উপযোগী। একটি ভ্যাকুয়াম পরিবেশ ব্যবহার করা হলে, ভ্যাকুয়াম স্তর ≤1 Pa হওয়া উচিত।

SiC বীজ স্ফটিক বন্ধন প্রক্রিয়ার মধ্যে গ্রাফাইট প্লেট/গ্রাফাইট কাগজের সাথে SiC ওয়েফার বন্ধন জড়িত। উচ্চ তাপমাত্রায় গ্রাফাইট পদার্থে অক্সিজেনের ক্ষয়কারী প্রভাব বিবেচনা করে, এই প্রক্রিয়াটি ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে পরিচালনা করা প্রয়োজন। আঠালো স্তরের উপর বিভিন্ন ভ্যাকুয়াম স্তরের প্রভাব অধ্যয়ন করা হয়েছিল। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি সারণী 1 এ দেখানো হয়েছে। এটি দেখা যায় যে কম ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে, বাতাসের অক্সিজেন অণুগুলি সম্পূর্ণরূপে সরানো হয় না, যার ফলে অসম্পূর্ণ আঠালো স্তর তৈরি হয়। যখন ভ্যাকুয়াম স্তর 10 Pa এর নিচে থাকে, তখন আঠালো স্তরে অক্সিজেন অণুর ক্ষয়কারী প্রভাব উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। যখন ভ্যাকুয়াম স্তর 1 Pa এর নিচে থাকে, তখন ক্ষয়কারী প্রভাব সম্পূর্ণরূপে নির্মূল হয়।