ব্লগের বিস্তারিত

1. পটভূমি এবং শিল্প প্রসঙ্গ

দ্রুত প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং উচ্চ-দক্ষ স্মার্ট পণ্যগুলির ক্রমবর্ধমান চাহিদা জাতীয় উন্নয়নের একটি কৌশলগত স্তম্ভ হিসাবে ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (IC) শিল্পকে আরও সিমেন্ট করেছে। আইসি ইকোসিস্টেমের ভিত্তি হিসাবে, সেমিকন্ডাক্টর-গ্রেড মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন প্রযুক্তিগত উদ্ভাবন এবং অর্থনৈতিক বৃদ্ধি উভয়েরই কেন্দ্রবিন্দু।

ইন্টারন্যাশনাল সেমিকন্ডাক্টর ইন্ডাস্ট্রি অ্যাসোসিয়েশনের মতে, বিশ্বব্যাপী সিলিকন ওয়েফার বাজার রেকর্ড করেছে$12.6 বিলিয়নবিক্রয়, শিপমেন্ট পৌঁছানোর সঙ্গে14.2 বিলিয়ন বর্গ ইঞ্চি. চাহিদা ক্রমাগত বাড়তে থাকে।

শিল্পটি অত্যন্ত কেন্দ্রীভূত: শীর্ষ পাঁচটি সরবরাহকারীর জন্য অ্যাকাউন্ট৮৫% এর বেশিবৈশ্বিক বাজারের শেয়ার-শিন-এতসু কেমিক্যাল (জাপান), সুমকো (জাপান), গ্লোবাল ওয়েফার্স, সিলট্রনিক (জার্মানি),এবংএসকে সিলট্রন (দক্ষিণ কোরিয়া)—যা আমদানিকৃত মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন ওয়েফারের উপর চীনের অত্যধিক নির্ভরতাকে আন্ডারস্কোর করে। এই নির্ভরতা দেশের আইসি উন্নয়নে বাধা সৃষ্টিকারী একটি প্রধান বাধা। অভ্যন্তরীণ গবেষণা ও উন্নয়ন এবং উৎপাদন ক্ষমতা শক্তিশালী করা তাই অপরিহার্য।

2. মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন: উপাদান ওভারভিউ

মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন আধুনিক মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্সকে আন্ডারপিন করে;90% এর বেশিআইসি চিপস এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলি সিলিকনে তৈরি করা হয়। এর আধিপত্য বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য থেকে উদ্ভূত হয়:

• প্রাচুর্য এবং পরিবেশগত নিরাপত্তা:সিলিকন পৃথিবীর ভূত্বকের মধ্যে প্রচুর, অ-বিষাক্ত, এবং পরিবেশ বান্ধব।

• বৈদ্যুতিক নিরোধক এবং নেটিভ অক্সাইড:সিলিকন প্রাকৃতিকভাবে বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রদান করে; তাপ অক্সিডেশনের পরে এটি গঠন করেSiO₂, একটি উচ্চ মানের অস্তরক যা চার্জ ক্ষতি প্রতিরোধ করে।

• পরিপক্ক উত্পাদন পরিকাঠামো:কয়েক দশকের প্রক্রিয়া উন্নয়ন একটি গভীরভাবে পরিমার্জিত, মাপযোগ্য বৃদ্ধি এবং ওয়েফার-ফ্যাব্রিকেশন ইকোসিস্টেম তৈরি করেছে।

কাঠামোগতভাবে, মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন হল সিলিকন পরমাণুর একটি ক্রমাগত, পর্যায়ক্রমিক জালি-চিপমেকিংয়ের জন্য অপরিহার্য স্তর।

প্রক্রিয়া প্রবাহ (উচ্চ স্তর):সিলিকন আকরিককে পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন তৈরি করার জন্য পরিশোধিত করা হয়, যা পরে গলে যায় এবং একটি ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেসের মধ্যে একটি একরঙা পিণ্ডে পরিণত হয়। সেমিকন্ডাক্টর প্রসেসিং এর জন্য ওয়েফারের জন্য ইংগটকে কাটা, ল্যাপ করা, পালিশ করা এবং পরিষ্কার করা হয়।

ওয়েফার ক্লাস:

• সেমিকন্ডাক্টর-গ্রেড:অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা (পর্যন্ত99.999999999%, "11 নাইনস") এবং কঠোরভাবে মনোক্রিস্টালাইন, স্ফটিক গুণমান এবং পৃষ্ঠের পরিচ্ছন্নতার উপর কঠোর প্রয়োজনীয়তা সহ।

• ফটোভোলটাইক-গ্রেড:নিম্ন বিশুদ্ধতা (99.99%–99.9999%) এবং কম দাবী ক্রিস্টাল-গুণমান এবং পৃষ্ঠের স্পেসিফিকেশন।

সেমিকন্ডাক্টর-গ্রেড ওয়েফারগুলি উচ্চতর সমতলতা, পৃষ্ঠের মসৃণতা এবং পরিচ্ছন্নতারও দাবি করে, প্রক্রিয়া জটিলতা এবং শেষ-ব্যবহার মান উভয়ই বৃদ্ধি করে।

ব্যাস বিবর্তন ও অর্থনীতিঃথেকে শিল্প মান অগ্রগতি হয়েছে4-ইঞ্চি (100 মিমি)এবং6-ইঞ্চি (150 মিমি)থেকে8-ইঞ্চি (200 মিমি)এবং12-ইঞ্চি (300 মিমি)ওয়েফার বৃহত্তর ব্যাস প্রক্রিয়া চলাকালীন আরও বেশি ব্যবহারযোগ্য ডাই এরিয়া প্রদান করে, খরচ দক্ষতার উন্নতি করে এবং প্রান্তের ক্ষয়ক্ষতি কমায়—মুরের আইন এবং উৎপাদন অর্থনীতি দ্বারা চালিত একটি বিবর্তন। অনুশীলনে, ওয়েফারের আকার প্রয়োগ এবং খরচের সাথে মিলে যায়: উদাহরণস্বরূপ, মেমরি সাধারণত ব্যবহার করে300 মিমি, যখন অনেক পাওয়ার ডিভাইস চালু থাকে200 মিমি.

সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার মাধ্যমে—ফটোলিথোগ্রাফি, আয়ন ইমপ্লান্টেশন, ইচ, ডিপোজিশন, এবং তাপীয় চিকিত্সা—সিলিকন ওয়েফারগুলি ডিভাইসগুলির একটি বিস্তৃত পরিসর সক্ষম করে: উচ্চ-পাওয়ার রেকটিফায়ার, এমওএসএফইটি, বিজেটি, এবং স্যুইচিং উপাদান যা AI, 5G, ইকোনমিক ইঞ্জিন, ইলেক্ট্রোমোটিভ, ইলেক্ট্রোমোটিভ, ইলেক্ট্রোমোটিভ-এর ক্ষমতা দেয়। বৃদ্ধি এবং উদ্ভাবন।

3. মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন বৃদ্ধি প্রযুক্তি

Czochralski (CZ) পদ্ধতি

দ্বারা প্রস্তাবিতজ্যান জোক্রালস্কি1917 সালে, CZ (ক্রিস্টাল টানানো) পদ্ধতিটি দক্ষতার সাথে গলে বড়, উচ্চ-মানের একক স্ফটিক তৈরি করে। আজ এটি সিলিকনের জন্য প্রভাবশালী পদ্ধতি: প্রায়98%ইলেকট্রনিক উপাদান সিলিকন-ভিত্তিক, এবং~85%যারা নির্ভর করেCZ-বড়ওয়েফার CZ এর ক্রিস্টাল গুণমান, নিয়ন্ত্রণযোগ্য ব্যাস, তুলনামূলকভাবে দ্রুত বৃদ্ধির হার এবং উচ্চ থ্রুপুটের জন্য পছন্দের।

নীতি এবং সরঞ্জাম:CZ প্রক্রিয়াটি ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেসের মধ্যে ভ্যাকুয়াম/জড় অবস্থায় উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে। পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন একটি ক্রুসিবলে চার্জ করা হয় এবং গলিত হয়। একটি বীজ স্ফটিক গলিত পৃষ্ঠের সাথে যোগাযোগ করে; তাপমাত্রা, টান হার, এবং বীজ এবং ক্রুসিবল উভয়ের ঘূর্ণনকে সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রণ করে, গলিত-কঠিন ইন্টারফেসে পরমাণুগুলি পছন্দসই অভিযোজন এবং ব্যাস সহ একটি একক স্ফটিকেতে দৃঢ় হয়।

সাধারণ প্রক্রিয়া পর্যায়:

1. টুল প্রস্তুতি এবং লোড হচ্ছে:চুল্লিটি বিচ্ছিন্ন করুন, পরিষ্কার করুন এবং পুনরায় লোড করুন; কোয়ার্টজ, গ্রাফাইট এবং অন্যান্য উপাদান থেকে দূষক অপসারণ করুন।

2. পাম্প-ডাউন, ব্যাকফিল এবং গলানো:সিলিকন চার্জ সম্পূর্ণরূপে গলতে ভ্যাকুয়াম, আর্গন এবং তাপ প্রবর্তন করুন।

3. বীজ বপন এবং প্রাথমিক বৃদ্ধি:বীজকে গলে নিন এবং একটি স্থিতিশীল কঠিন-তরল ইন্টারফেস স্থাপন করুন।

4. কাঁধ এবং ব্যাস নিয়ন্ত্রণ:টার্গেট ব্যাস প্রসারিত করুন এবং তাপমাত্রা এবং পুল-রেট প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে কঠোর নিয়ন্ত্রণ বজায় রাখুন।

5. অবিচলিত টানা:সেট ব্যাস এ অভিন্ন বৃদ্ধি বজায় রাখা.

6. সমাপ্তি এবং শীতল-ডাউন:ক্রিস্টালটি সম্পূর্ণ করুন, বন্ধ করুন এবং ইনগটটি আনলোড করুন।

সঠিকভাবে কার্যকর করা হলে, CZ পদ্ধতিটি উন্নত সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনের জন্য উপযুক্ত বড়-ব্যাস, কম ত্রুটিযুক্ত মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন দেয়।

4. উৎপাদন চ্যালেঞ্জ এবং নির্দেশাবলী

স্ফটিক নিখুঁততা সংরক্ষণ করার সময় বৃহত্তর ব্যাসের স্কেলিং উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জের সৃষ্টি করে, বিশেষ করেত্রুটি পূর্বাভাস এবং নিয়ন্ত্রণ:

• গুণমান পরিবর্তনশীলতা এবং ফলন হ্রাস:ব্যাস বাড়ার সাথে সাথে চুল্লির মধ্যে তাপ, প্রবাহ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি আরও জটিল হয়ে ওঠে। এই মিলিত মাল্টিফিজিক্স প্রভাবগুলি পরিচালনা করা কঠিন, যার ফলে ক্রিস্টাল গুণমান এবং কম ফলনের ক্ষেত্রে অসঙ্গতি দেখা দেয়।

• কন্ট্রোল-সিস্টেম সীমাবদ্ধতা:বর্তমান কৌশলগুলি ম্যাক্রোস্কোপিক পরামিতিগুলির উপর জোর দেয় (যেমন, ব্যাস, টান হার)। সূক্ষ্ম-স্কেল ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ এখনও মানুষের দক্ষতার উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে, যা মাইক্রো-/ন্যানো-স্কেল আইসি প্রয়োজনীয়তার জন্য ক্রমবর্ধমান অপর্যাপ্ত।