ধাপে নিয়ন্ত্রিত এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি কী？

SiC পাওয়ার ডিভাইস তৈরির অন্যতম প্রধান প্রযুক্তি হিসেবে, SiC এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ টেকনোলজি দ্বারা উত্থিত এপিটাক্সির গুণমান সরাসরি SiC ডিভাইসের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করবে। বর্তমানে, সবচেয়ে মূলধারার SiC epitaxial বৃদ্ধি প্রযুক্তি হল রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)।

SiC এর অনেক স্থিতিশীল স্ফটিক পলিটাইপ আছে। অতএব, প্রাপ্ত এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ লেয়ারটিকে এর নির্দিষ্ট স্ফটিক পলিটাইপ উত্তরাধিকার সূত্রে পেতে সক্ষম করার জন্যসিক সাবস্ট্রেট, সাবস্ট্রেটের ত্রি-মাত্রিক পারমাণবিক বিন্যাসের তথ্য এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ লেয়ারে স্থানান্তর করা প্রয়োজন এবং এর জন্য কিছু বিশেষ পদ্ধতি প্রয়োজন। কিয়োটো বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক ইমেরিটাস হিরোয়ুকি মাতসুনামি এবং অন্যরা এই জাতীয় সিক এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ টেকনোলজির প্রস্তাব করেছিলেন, যা উপযুক্ত বৃদ্ধির শর্তে একটি ছোট অফ-কোণ দিকের সিক সাবস্ট্রেটের নিম্ন-সূচক স্ফটিক বিমানের উপর রাসায়নিক বাষ্প ডিপোজিশন (সিভিডি) সম্পাদন করে। এই প্রযুক্তিগত পদ্ধতিটিকে স্টেপ-নিয়ন্ত্রিত এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ পদ্ধতিও বলা হয়।

চিত্র 1 দেখায় যে কীভাবে সিক এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি সম্পাদন করবেন ধাপে নিয়ন্ত্রিত এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি পদ্ধতি দ্বারা। একটি পরিষ্কার এবং অফ-কোণ সিক সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠটি ধাপের স্তরে গঠিত হয় এবং আণবিক স্তরের পদক্ষেপ এবং টেবিল কাঠামো প্রাপ্ত হয়। যখন কাঁচামাল গ্যাস চালু করা হয়, তখন কাঁচামালটি সিক সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে সরবরাহ করা হয় এবং টেবিলের উপর চলাচলকারী কাঁচামালটি ক্রমের ধাপগুলি দ্বারা ক্যাপচার করা হয়। যখন ধরা পড়া কাঁচামাল এর স্ফটিক পলিটাইপের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি ব্যবস্থা গঠন করেসিক সাবস্ট্রেটসংশ্লিষ্ট অবস্থানে, এপিটাক্সিয়াল স্তর সফলভাবে SiC সাবস্ট্রেটের নির্দিষ্ট স্ফটিক পলিটাইপ উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত হয়।

চিত্র 1: একটি অফ-কোণ (0001) এর সাথে এসআইসি সাবস্ট্রেটের এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি

অবশ্যই, ধাপে নিয়ন্ত্রিত এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথ প্রযুক্তিতে সমস্যা হতে পারে। যখন বৃদ্ধির শর্তগুলি উপযুক্ত শর্তগুলি পূরণ করে না, তখন কাঁচামালগুলি ধাপগুলির পরিবর্তে টেবিলে নিউক্লিকেট এবং স্ফটিক তৈরি করবে, যা বিভিন্ন স্ফটিক পলিটাইপগুলির বিকাশের দিকে পরিচালিত করবে, যার ফলে আদর্শ এপিট্যাক্সিয়াল স্তরটি বৃদ্ধি পেতে ব্যর্থ হবে। যদি হিটারোজেনিয়াস পলিটাইপগুলি এপিট্যাক্সিয়াল স্তরে উপস্থিত হয় তবে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসটি মারাত্মক ত্রুটিগুলি রেখে যেতে পারে। অতএব, ধাপে নিয়ন্ত্রিত এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রযুক্তিতে, পদক্ষেপের প্রস্থকে যুক্তিসঙ্গত আকারে পৌঁছানোর জন্য ডিফ্লেশন ডিগ্রি অবশ্যই ডিজাইন করা উচিত। একই সময়ে, কাঁচামাল গ্যাসে সি কাঁচামাল এবং সি কাঁচামালগুলির ঘনত্ব, বৃদ্ধির তাপমাত্রা এবং অন্যান্য শর্তগুলি অবশ্যই পদক্ষেপগুলিতে স্ফটিকগুলির অগ্রাধিকার গঠনের শর্তগুলি পূরণ করতে হবে। বর্তমানে, মূল পৃষ্ঠ4H-টাইপ SiC সাবস্ট্রেটবাজারে একটি 4° ডিফ্লেকশন অ্যাঙ্গেল (0001) পৃষ্ঠ উপস্থাপন করে, যা ধাপ-নিয়ন্ত্রিত এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রযুক্তির প্রয়োজনীয়তা এবং বাউল থেকে প্রাপ্ত ওয়েফারের সংখ্যা বৃদ্ধি উভয়ই মেটাতে পারে।

উচ্চ-বিশুদ্ধতা হাইড্রোজেন সিক এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির জন্য রাসায়নিক বাষ্প ডিপোজিশন পদ্ধতিতে ক্যারিয়ার হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং সিআইএইচ 4 এবং সি কাঁচামাল যেমন সি 3 এইচ 8 এর মতো সি কাঁচামালগুলি সিক সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠের ইনপুট হয় যার স্তর তাপমাত্রা সর্বদা বজায় থাকে 1500-1600 ℃। 1500-1600 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায়, যদি সরঞ্জামগুলির অভ্যন্তরীণ প্রাচীরের তাপমাত্রা পর্যাপ্ত পরিমাণে না হয় তবে কাঁচামালগুলির সরবরাহের দক্ষতা উন্নত করা হবে না, সুতরাং একটি গরম প্রাচীর চুল্লি ব্যবহার করা প্রয়োজন। উল্লম্ব, অনুভূমিক, মাল্টি-ওয়াফার এবং একক- সহ বিভিন্ন ধরণের সিক এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধির সরঞ্জাম রয়েছেওয়েফারপ্রকার চিত্র 2, 3 এবং 4 তিন ধরনের SiC এপিটাক্সিয়াল গ্রোথ ইকুইপমেন্টের চুল্লি অংশের গ্যাস প্রবাহ এবং সাবস্ট্রেট কনফিগারেশন দেখায়।

চিত্র 2 মাল্টি-চিপ ঘূর্ণন এবং বিপ্লব

চিত্র 3 মাল্টি চিপ বিপ্লব

চিত্র 4 একক চিপ

SiC এপিটাক্সিয়াল সাবস্ট্রেটের ব্যাপক উত্পাদন অর্জনের জন্য বেশ কয়েকটি মূল বিষয় বিবেচনা করতে হবে: এপিটাক্সিয়াল স্তরের পুরুত্বের অভিন্নতা, ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা, ধুলো, ফলন, উপাদান প্রতিস্থাপনের ফ্রিকোয়েন্সি এবং রক্ষণাবেক্ষণের সুবিধা। তাদের মধ্যে, ডোপিং ঘনত্বের অভিন্নতা সরাসরি ডিভাইসের ভোল্টেজ প্রতিরোধের বিতরণকে প্রভাবিত করবে, তাই ওয়েফার পৃষ্ঠ, ব্যাচ এবং ব্যাচের অভিন্নতা খুব বেশি। এছাড়াও, বৃদ্ধির প্রক্রিয়া চলাকালীন চুল্লি এবং নিষ্কাশন সিস্টেমের উপাদানগুলির সাথে সংযুক্ত প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি একটি ধুলোর উত্স হয়ে উঠবে এবং কীভাবে এই ধুলোগুলিকে সুবিধাজনকভাবে অপসারণ করা যায় তাও একটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা দিক।

SiC এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির পরে, একটি উচ্চ-বিশুদ্ধতা SiC একক স্ফটিক স্তর যা পাওয়ার ডিভাইস তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। উপরন্তু, এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির মাধ্যমে, সাবস্ট্রেটে বিদ্যমান বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন (BPD) কেও সাবস্ট্রেট/ড্রিফট লেয়ার ইন্টারফেসে থ্রেডিং এজ ডিসলোকেশন (TED) এ রূপান্তরিত করা যেতে পারে (চিত্র 5 দেখুন)। যখন একটি বাইপোলার কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন BPD স্ট্যাকিং ফল্ট সম্প্রসারণের মধ্য দিয়ে যাবে, যার ফলে ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যের অবনতি হবে যেমন-অন-প্রতিরোধ বৃদ্ধি। যাইহোক, BPD TED তে রূপান্তরিত হওয়ার পরে, ডিভাইসের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি প্রভাবিত হবে না। এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি বাইপোলার কারেন্ট দ্বারা সৃষ্ট ডিভাইসের অবক্ষয়কে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে।

চিত্র 5: এপিট্যাক্সিয়াল গ্রোথের আগে এবং পরে এসআইসি সাবস্ট্রেটের বিপিডি এবং রূপান্তর পরে টেড ক্রস বিভাগ

SiC-এর এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধিতে, একটি বাফার স্তর প্রায়ই ড্রিফ্ট স্তর এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে ঢোকানো হয়। এন-টাইপ ডোপিংয়ের উচ্চ ঘনত্ব সহ বাফার স্তর সংখ্যালঘু বাহকদের পুনর্মিলনকে উন্নীত করতে পারে। এছাড়াও, বাফার লেয়ারে বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন (BPD) রূপান্তরের কাজও রয়েছে, যা খরচের উপর যথেষ্ট প্রভাব ফেলে এবং এটি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ডিভাইস উত্পাদন প্রযুক্তি।