এসআইসি এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ প্রক্রিয়ার প্রাথমিক ভূমিকা

এপিটাক্সিয়াল স্তর হল একটি নির্দিষ্ট একক ক্রিস্টাল ফিল্ম যা এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ওয়েফারের উপর জন্মায় এবং সাবস্ট্রেট ওয়েফার এবং এপিটাক্সিয়াল ফিল্মকে এপিটাক্সিয়াল ওয়েফার বলা হয়। পরিবাহী সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটে সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল স্তর বৃদ্ধি করে, সিলিকন কার্বাইড সমজাতীয় এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারকে আরও স্কটকি ডায়োড, এমওএসএফইটি, আইজিবিটি এবং অন্যান্য পাওয়ার ডিভাইসে প্রস্তুত করা যেতে পারে, যার মধ্যে 4H-SiC সাবস্ট্রেট সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

সিলিকন কার্বাইড পাওয়ার ডিভাইস এবং ঐতিহ্যগত সিলিকন পাওয়ার ডিভাইসের বিভিন্ন উত্পাদন প্রক্রিয়ার কারণে, এটি সরাসরি সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক উপাদানে তৈরি করা যায় না। পরিবাহী একক ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটে অতিরিক্ত উচ্চ-মানের এপিটাক্সিয়াল উপকরণ অবশ্যই জন্মাতে হবে এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরে বিভিন্ন ডিভাইস তৈরি করতে হবে। অতএব, এপিটাক্সিয়াল স্তরের গুণমান ডিভাইসের কার্যকারিতার উপর দুর্দান্ত প্রভাব ফেলে। বিভিন্ন পাওয়ার ডিভাইসের পারফরম্যান্সের উন্নতিও এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব, ডোপিং ঘনত্ব এবং ত্রুটিগুলির জন্য উচ্চতর প্রয়োজনীয়তাকে এগিয়ে রাখে।

ডুমুর 1. ডোপিং ঘনত্ব এবং ইউনিপোলার ডিভাইসের এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ব্লকিং ভোল্টেজের মধ্যে সম্পর্ক

এসআইসি এপিটাক্সিয়াল স্তরের প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলির মধ্যে প্রধানত বাষ্পীভবন বৃদ্ধির পদ্ধতি, লিকুইড ফেজ এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ (এলপিই), মলিকুলার বিম এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ (এমবিই) এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি) অন্তর্ভুক্ত। বর্তমানে, রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) হল প্রধান পদ্ধতি যা কারখানায় বড় আকারের উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়।

ডুমুর 2. এপিটাক্সিয়াল স্তরের প্রধান প্রস্তুতির পদ্ধতির তুলনা

একটি নির্দিষ্ট কাত কোণ সহ অফ-অক্ষ {0001} সাবস্ট্রেটের উপর, যেমন চিত্র 2(b) তে দেখানো হয়েছে, ধাপের পৃষ্ঠের ঘনত্ব বড়, এবং ধাপের পৃষ্ঠের আকার ছোট, এবং স্ফটিক নিউক্লিয়েশন সহজ নয় ধাপ পৃষ্ঠে ঘটবে, কিন্তু আরো প্রায়ই ধাপের মার্জিং পয়েন্টে ঘটে। এই ক্ষেত্রে, শুধুমাত্র একটি নিউক্লেটিং কী আছে। অতএব, এপিটাক্সিয়াল স্তরটি সাবস্ট্রেটের স্ট্যাকিং ক্রমকে পুরোপুরি প্রতিলিপি করতে পারে, এইভাবে বহু-প্রকার সহাবস্থানের সমস্যা দূর করে।

ডুমুর 3. 4H-SiC ধাপ নিয়ন্ত্রণ এপিটাক্সি পদ্ধতির শারীরিক প্রক্রিয়া চিত্র

ডুমুর 4. 4H-SiC ধাপ-নিয়ন্ত্রিত এপিটাক্সি পদ্ধতি দ্বারা CVD বৃদ্ধির জন্য জটিল অবস্থা

ডুমুর 5. 4H-SiC এপিটাক্সিতে বিভিন্ন সিলিকন উত্সের অধীনে বৃদ্ধির হারের তুলনা

বর্তমানে, সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সি প্রযুক্তি কম এবং মাঝারি ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনে (যেমন 1200 ভোল্ট ডিভাইস) তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক। বেধ অভিন্নতা, ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রুটি বন্টন একটি অপেক্ষাকৃত ভাল স্তরে পৌঁছতে পারে, যা মূলত মধ্যম এবং নিম্ন ভোল্টেজ SBD (Schottky ডায়োড), MOS (মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর), জেবিএস (জেবিএস) এর চাহিদা পূরণ করতে পারে। জংশন ডায়োড) এবং অন্যান্য ডিভাইস।

যাইহোক, উচ্চ চাপের ক্ষেত্রে, এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারগুলিকে এখনও অনেক চ্যালেঞ্জ অতিক্রম করতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, যে ডিভাইসগুলির জন্য 10,000 ভোল্ট সহ্য করতে হবে, এপিটাক্সিয়াল স্তরের বেধ প্রায় 100μm হওয়া দরকার। লো-ভোল্টেজ ডিভাইসের সাথে তুলনা করে, এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব এবং ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা অনেক আলাদা, বিশেষ করে ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা। একই সময়ে, এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রিভুজ ত্রুটিও ডিভাইসের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা ধ্বংস করবে। উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, ডিভাইসের ধরনগুলি বাইপোলার ডিভাইসগুলি ব্যবহার করার প্রবণতা রাখে, যার জন্য এপিটাক্সিয়াল স্তরে একটি উচ্চ সংখ্যালঘু জীবনকাল প্রয়োজন, তাই সংখ্যালঘু জীবনকাল উন্নত করার জন্য প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন।

বর্তমানে, গার্হস্থ্য এপিটাক্সি প্রধানত 4 ইঞ্চি এবং 6 ইঞ্চি, এবং বড় আকারের সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সির অনুপাত বছর বছর বৃদ্ধি পাচ্ছে। সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল শীটের আকার প্রধানত সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের আকার দ্বারা সীমাবদ্ধ। বর্তমানে, 6-ইঞ্চি সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে, তাই সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল ধীরে ধীরে 4 ইঞ্চি থেকে 6 ইঞ্চিতে রূপান্তরিত হচ্ছে। সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট প্রস্তুতি প্রযুক্তি এবং ক্ষমতা সম্প্রসারণের ক্রমাগত উন্নতির সাথে, সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেটের দাম ধীরে ধীরে হ্রাস পাচ্ছে। এপিটাক্সিয়াল শীটের দামের সংমিশ্রণে, সাবস্ট্রেটটি খরচের 50% এরও বেশি জন্য দায়ী, তাই সাবস্ট্রেটের দাম কমার সাথে সাথে, সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল শীটের দামও হ্রাস পাবে বলে আশা করা হচ্ছে।