সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং-এ SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টরগুলির গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা এবং প্রয়োগের ক্ষেত্রে

সেমিসেরা সেমিকন্ডাক্টর বিশ্বব্যাপী সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং ইকুইপমেন্টের মূল উপাদানের উৎপাদন বাড়ানোর পরিকল্পনা করছে। 2027 সালের মধ্যে, আমরা মোট 70 মিলিয়ন মার্কিন ডলার বিনিয়োগের সাথে একটি নতুন 20,000 বর্গ মিটার কারখানা স্থাপনের লক্ষ্য নিয়েছি। আমাদের মূল উপাদান এক,সিলিকন কার্বাইড (SiC) ওয়েফার ক্যারিয়ার, একটি সাসেপ্টর হিসাবেও পরিচিত, উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি দেখেছে। সুতরাং, এই ট্রে যে ওয়েফার ধারণ করে ঠিক কি?

ওয়েফার উত্পাদন প্রক্রিয়ায়, ডিভাইসগুলি তৈরি করার জন্য নির্দিষ্ট ওয়েফার সাবস্ট্রেটে এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি তৈরি করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, GaAs এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি LED ডিভাইসগুলির জন্য সিলিকন স্তরগুলিতে প্রস্তুত করা হয়, SiC এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি SBDs এবং MOSFET-এর মতো পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটে জন্মায়, এবং GaN এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি আরএফএমটি অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আধা-অন্তরক SiC সাবস্ট্রেটে তৈরি করা হয়। . এই প্রক্রিয়া ব্যাপকভাবে নির্ভর করেরাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)সরঞ্জাম

CVD সরঞ্জামগুলিতে, গ্যাস প্রবাহ (অনুভূমিক, উল্লম্ব), তাপমাত্রা, চাপ, স্থিতিশীলতা এবং দূষণের মতো বিভিন্ন কারণের কারণে সাবস্ট্রেটগুলিকে সরাসরি ধাতু বা এপিটাক্সিয়াল জমার জন্য একটি সাধারণ ভিত্তির উপর স্থাপন করা যায় না। অতএব, একটি সাসেপ্টর ব্যবহার করা হয় সাবস্ট্রেটের উপর স্থাপন করার জন্য, CVD প্রযুক্তি ব্যবহার করে এপিটাক্সিয়াল ডিপোজিশন সক্ষম করে। এই susceptor হয়SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর.

SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর একক-ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটকে সমর্থন ও গরম করার জন্য সাধারণত মেটাল-অর্গানিক কেমিক্যাল বাষ্প জমা (MOCVD) সরঞ্জামে ব্যবহৃত হয়। এর তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং অভিন্নতা SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টরএপিটাক্সিয়াল উপকরণগুলির বৃদ্ধির মানের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, এগুলিকে এমওসিভিডি সরঞ্জামের একটি মূল উপাদান করে তোলে (নেতৃস্থানীয় এমওসিভিডি সরঞ্জাম কোম্পানি যেমন ভিকো এবং অ্যাক্সট্রন)। বর্তমানে, MOCVD প্রযুক্তি তার সরলতা, নিয়ন্ত্রণযোগ্য বৃদ্ধির হার এবং উচ্চ বিশুদ্ধতার কারণে নীল এলইডি-র জন্য GaN ফিল্মের এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। MOCVD চুল্লির একটি অপরিহার্য অংশ হিসাবে,GaN ফিল্ম এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য সংবেদনশীলউচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ, অভিন্ন তাপ পরিবাহিতা, রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং শক্তিশালী তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকতে হবে। গ্রাফাইট এই প্রয়োজনীয়তাগুলি পুরোপুরি পূরণ করে।

MOCVD সরঞ্জামগুলির একটি মূল উপাদান হিসাবে, গ্রাফাইট সাসেপ্টর একক-ক্রিস্টাল সাবস্ট্রেটকে সমর্থন করে এবং গরম করে, যা সরাসরি ফিল্ম সামগ্রীর অভিন্নতা এবং বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করে। এর গুণমান সরাসরি এপিটাক্সিয়াল ওয়েফারের প্রস্তুতিকে প্রভাবিত করে। যাইহোক, বর্ধিত ব্যবহার এবং বিভিন্ন কাজের অবস্থার সাথে, গ্রাফাইট সাসেপ্টরগুলি সহজেই জীর্ণ হয়ে যায় এবং ব্যবহারযোগ্য হিসাবে বিবেচিত হয়।

MOCVD সাসেপ্টরনিম্নলিখিত প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য নির্দিষ্ট আবরণ বৈশিষ্ট্য থাকা প্রয়োজন:

• - ভাল কভারেজ:একটি ক্ষয়কারী গ্যাস পরিবেশে ক্ষয় রোধ করতে আবরণটি অবশ্যই উচ্চ ঘনত্বের সাথে গ্রাফাইট সাসেপ্টরকে সম্পূর্ণরূপে আবৃত করতে হবে।
• - উচ্চ বন্ধন শক্তি:আবরণটি গ্রাফাইট সাসেপ্টরের সাথে দৃঢ়ভাবে বন্ধন করতে হবে, খোসা ছাড়াই একাধিক উচ্চ-তাপমাত্রা এবং নিম্ন-তাপমাত্রা চক্র সহ্য করে।
• - রাসায়নিক স্থিতিশীলতা:উচ্চ-তাপমাত্রা এবং ক্ষয়কারী বায়ুমণ্ডলে ব্যর্থতা এড়াতে আবরণটি অবশ্যই রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল হতে হবে।

SiC, এর জারা প্রতিরোধের, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, তাপ শক প্রতিরোধের, এবং উচ্চ রাসায়নিক স্থিতিশীলতার সাথে, GaN এপিটাক্সিয়াল পরিবেশে ভাল পারফর্ম করে। অতিরিক্তভাবে, SiC-এর তাপীয় প্রসারণ সহগ গ্রাফাইটের অনুরূপ, যা SiC কে গ্রাফাইট সাসেপ্টর আবরণের জন্য পছন্দের উপাদান করে তোলে।

বর্তমানে, সাধারণ ধরনের SiC-এর মধ্যে রয়েছে 3C, 4H, এবং 6H, প্রতিটি ভিন্ন ভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত। উদাহরণস্বরূপ, 4H-SiC উচ্চ-শক্তির ডিভাইস তৈরি করতে পারে, 6H-SiC স্থিতিশীল এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসের জন্য ব্যবহৃত হয়, যখন 3C-SiC গঠনে GaN-এর অনুরূপ, এটিকে GaN এপিটাক্সিয়াল স্তর উত্পাদন এবং SiC-GaN RF ডিভাইসগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে। 3C-SiC, যা β-SiC নামেও পরিচিত, প্রধানত একটি ফিল্ম এবং আবরণ উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়, এটি আবরণের জন্য একটি প্রাথমিক উপাদান তৈরি করে।

প্রস্তুত করার বিভিন্ন পদ্ধতি আছেSiC আবরণ, সল-জেল, এমবেডিং, ব্রাশিং, প্লাজমা স্প্রে করা, রাসায়নিক বাষ্প প্রতিক্রিয়া (CVR), এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) সহ।

এর মধ্যে, এমবেডিং পদ্ধতি হল একটি উচ্চ-তাপমাত্রা কঠিন-ফেজ সিন্টারিং প্রক্রিয়া। গ্রাফাইট সাবস্ট্রেটকে Si এবং C পাউডারযুক্ত একটি এমবেডিং পাউডারে স্থাপন করে এবং একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরিবেশে সিন্টারিং করার মাধ্যমে, গ্রাফাইট স্তরের উপর একটি SiC আবরণ তৈরি হয়। এই পদ্ধতিটি সহজ, এবং আবরণটি সাবস্ট্রেটের সাথে ভালভাবে বন্ধন করে। যাইহোক, আবরণে পুরুত্বের অভিন্নতা নেই এবং এতে ছিদ্র থাকতে পারে, যা দুর্বল জারণ প্রতিরোধের দিকে পরিচালিত করে।

স্প্রে আবরণ পদ্ধতি

স্প্রে আবরণ পদ্ধতিতে গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের উপর তরল কাঁচামাল স্প্রে করা এবং একটি আবরণ গঠনের জন্য একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তাদের নিরাময় করা জড়িত। এই পদ্ধতিটি সহজ এবং সাশ্রয়ী কিন্তু এর ফলে আবরণ এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে দুর্বল বন্ধন, দুর্বল আবরণের অভিন্নতা এবং কম অক্সিডেশন প্রতিরোধের সাথে পাতলা আবরণ তৈরি হয়, যার জন্য সহায়ক পদ্ধতির প্রয়োজন হয়।

আয়ন বিম স্প্রে করার পদ্ধতি

আয়ন রশ্মি স্প্রে করা একটি আয়ন বিম বন্দুক ব্যবহার করে গলিত বা আংশিকভাবে গলিত পদার্থ গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের উপর স্প্রে করে, যা দৃঢ় হওয়ার পরে একটি আবরণ তৈরি করে। এই পদ্ধতিটি সহজ এবং ঘন SiC আবরণ তৈরি করে। যাইহোক, পাতলা আবরণগুলির দুর্বল জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, প্রায়শই গুণমান উন্নত করতে SiC যৌগিক আবরণগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়।

সল-জেল পদ্ধতি

সল-জেল পদ্ধতিতে একটি অভিন্ন, স্বচ্ছ সল দ্রবণ প্রস্তুত করা, সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠকে আচ্ছাদন করা এবং শুকানোর এবং সিন্টারিংয়ের পরে আবরণ পাওয়া জড়িত। এই পদ্ধতিটি সহজ এবং খরচ-কার্যকর কিন্তু এর ফলে কম তাপীয় শক প্রতিরোধের এবং ক্র্যাকিংয়ের সংবেদনশীলতা সহ আবরণ তৈরি হয়, যার ব্যাপক প্রয়োগ সীমিত হয়।

রাসায়নিক বাষ্প বিক্রিয়া (CVR)

সিভিআর উচ্চ তাপমাত্রায় Si এবং SiO2 পাউডার ব্যবহার করে SiO বাষ্প তৈরি করে, যা কার্বন উপাদানের সাবস্ট্রেটের সাথে বিক্রিয়া করে একটি SiC আবরণ তৈরি করে। ফলে SiC আবরণ বন্ধন দৃঢ়ভাবে স্তর সঙ্গে, কিন্তু প্রক্রিয়া উচ্চ প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা এবং খরচ প্রয়োজন.

রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)

সিভিডি হল SiC আবরণ প্রস্তুত করার প্রাথমিক কৌশল। এটি গ্রাফাইট সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে গ্যাস-ফেজ প্রতিক্রিয়া জড়িত, যেখানে কাঁচামালগুলি ভৌত ​​এবং রাসায়নিক বিক্রিয়া করে, একটি SiC আবরণ হিসাবে জমা হয়। CVD শক্তভাবে বন্ধনযুক্ত SiC আবরণ তৈরি করে যা সাবস্ট্রেটের অক্সিডেশন এবং বিমোচন প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়। যাইহোক, CVD এর জমার সময় দীর্ঘ থাকে এবং এতে বিষাক্ত গ্যাস জড়িত থাকতে পারে।

বাজার পরিস্থিতি

SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর বাজারে, বিদেশী নির্মাতাদের একটি উল্লেখযোগ্য সীসা এবং উচ্চ বাজার শেয়ার রয়েছে। সেমিসেরা গ্রাফাইট সাবস্ট্রেটগুলিতে অভিন্ন SiC আবরণ বৃদ্ধির জন্য মূল প্রযুক্তিগুলিকে অতিক্রম করেছে, সমাধান প্রদান করে যা তাপ পরিবাহিতা, স্থিতিস্থাপক মডুলাস, দৃঢ়তা, জালির ত্রুটি এবং অন্যান্য মানের সমস্যাগুলি মোকাবেলা করে, সম্পূর্ণরূপে MOCVD সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

ভবিষ্যত আউটলুক

চীনের সেমিকন্ডাক্টর শিল্প দ্রুত বিকাশ করছে, এমওসিভিডি এপিটাক্সিয়াল সরঞ্জামের স্থানীয়করণ এবং প্রসারিত অ্যাপ্লিকেশনের সাথে। SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর বাজার দ্রুত বাড়বে বলে আশা করা হচ্ছে।

উপসংহার

যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর সরঞ্জামের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হিসাবে, মূল উত্পাদন প্রযুক্তি আয়ত্ত করা এবং SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর স্থানীয়করণ চীনের অর্ধপরিবাহী শিল্পের জন্য কৌশলগতভাবে গুরুত্বপূর্ণ। দেশীয় SiC-কোটেড গ্রাফাইট সাসেপ্টর ক্ষেত্রটি সমৃদ্ধ হচ্ছে, পণ্যের গুণমান আন্তর্জাতিক স্তরে পৌঁছেছে।সেমিসেরাএই ক্ষেত্রে একটি নেতৃস্থানীয় সরবরাহকারী হতে প্রয়াসী হয়.