ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସିଙ୍ଗଲ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ମୁଖ୍ୟ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି ଭୌତିକ ବାଷ୍ପ ପରିବହନ (PVT), ଟପ୍-ସିଡେଡ୍ ସଲ୍ୟୁସନ୍ ଗ୍ରୋଥ୍ (TSSG), ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (HT-CVD)।

ଏଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ, PVT ପଦ୍ଧତି ଏହାର ତୁଳନାତ୍ମକ ସରଳ ଉପକରଣ ସେଟଅପ୍, ପରିଚାଳନା ଏବଂ ନିୟନ୍ତ୍ରଣର ସହଜତା ଏବଂ କମ୍ ଉପକରଣ ଏବଂ ପରିଚାଳନା ଖର୍ଚ୍ଚ ହେତୁ ଶିଳ୍ପ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ପ୍ରାଥମିକ କୌଶଳ ପାଲଟିଛି।

---

PVT ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି SiC ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧିର ମୁଖ୍ୟ ବୈଷୟିକ ବିନ୍ଦୁଗୁଡ଼ିକ

PVT ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି କରିବାକୁ, ଅନେକ ବୈଷୟିକ ଦିଗକୁ ସତର୍କତାର ସହ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବାକୁ ପଡିବ:

1. ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ବିଶୁଦ୍ଧତା
   ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟବହୃତ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ କଠୋର ଶୁଦ୍ଧତା ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିବା ଉଚିତ। ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକରେ ଅଶୁଦ୍ଧତା ପରିମାଣ 5×10⁻⁶ ତଳେ ଏବଂ ଇନସୁଲେସନ୍ ଫେଲ୍ଟ ପାଇଁ 10×10⁻⁶ ତଳେ ହେବା ଉଚିତ। ବିଶେଷକରି, ବୋରନ୍ (B) ଏବଂ ଆଲୁମିନିୟମ୍ (Al) ର ବିଷୟବସ୍ତୁ ପ୍ରତ୍ୟେକ 0.1×10⁻⁶ ତଳେ ହେବା ଉଚିତ।

2. ବୀଜ ସ୍ଫଟିକର ସଠିକ ଧ୍ରୁବୀତ୍ୱ
   ଅଭିଜ୍ଞତାମୂଳକ ତଥ୍ୟ ଦର୍ଶାଉଛି ଯେ C-ମୁଖ (0001) 4H-SiC ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ, ଯେତେବେଳେ Si-ମୁଖ (0001) 6H-SiC ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ।

3. ଅଫ୍-ଆକ୍ସିସ୍ ସୀଡ୍ ସ୍ଫଟିକର ବ୍ୟବହାର
   ଅକ୍ଷ ବାହାରେ ଥିବା ବିହନଗୁଡ଼ିକ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରତିସମତାକୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିପାରିବ, ସ୍ଫଟିକ ତ୍ରୁଟି ହ୍ରାସ କରିପାରିବ ଏବଂ ଉନ୍ନତ ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତା ପ୍ରଦାନ କରିପାରିବ।

4. ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟ ବୀଜ ସ୍ଫଟିକ ବନ୍ଧନ କୌଶଳ
   ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ ସ୍ଥିରତା ପାଇଁ ବୀଜ ସ୍ଫଟିକ ଏବଂ ଧାରକ ମଧ୍ୟରେ ଉପଯୁକ୍ତ ବନ୍ଧନ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଜରୁରୀ।

5. ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଇଣ୍ଟରଫେସର ସ୍ଥିରତା ବଜାୟ ରଖିବା
   ସମଗ୍ର ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଚକ୍ର ସମୟରେ, ଉଚ୍ଚମାନର ସ୍ଫଟିକ ବିକାଶ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ସ୍ଥିର ରହିବା ଆବଶ୍ୟକ।

 

---

SiC କ୍ରିଷ୍ଟାଲ ଅଭିବୃଦ୍ଧିରେ ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା

1. SiC ପାଉଡର ପାଇଁ ଡୋପିଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା

ସେରିୟମ୍ (Ce) ସହିତ SiC ପାଉଡର ଡୋପିଂ 4H-SiC ଭଳି ଏକକ ପଲିଟାଇପର ବୃଦ୍ଧିକୁ ସ୍ଥିର କରିପାରିବ। ଅଭ୍ୟାସ ଦେଖାଇଛି ଯେ Ce ଡୋପିଂ ଏହା କରିପାରିବ:

• SiC ସ୍ଫଟିକର ବୃଦ୍ଧି ହାର ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତୁ;

• ଅଧିକ ସମାନ ଏବଂ ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶୀୟ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ସ୍ଫଟିକ ଦିଗକୁ ଉନ୍ନତ କରନ୍ତୁ;

• ଅପରିଷ୍କାରତା ଏବଂ ତ୍ରୁଟି ହ୍ରାସ କରନ୍ତୁ;

• ସ୍ଫଟିକର ପଛପାର୍ଶ୍ୱ କ୍ଷୟକୁ ଦମନ କରେ;

• ଏକକ ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ହାର ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତୁ।

2. ଅକ୍ଷୀୟ ଏବଂ ରେଡିଆଲ୍ ତାପଜ ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟର ନିୟନ୍ତ୍ରଣ

ଅକ୍ଷୀୟ ତାପମାତ୍ରା ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକ ସ୍ଫଟିକ ପଲିଟାଇପ୍ ଏବଂ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାରକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଏକ ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ ଯାହା ଅତ୍ୟଧିକ ଛୋଟ, ତାହା ପଲିଟାଇପ୍ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତି ଏବଂ ବାଷ୍ପ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ ସାମଗ୍ରୀ ପରିବହନକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରେ। ସ୍ଥିର ଗୁଣବତ୍ତା ସହିତ ଦ୍ରୁତ ଏବଂ ସ୍ଥିର ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଅକ୍ଷୀୟ ଏବଂ ରେଡିଆଲ୍ ଗ୍ରାଡିଏଣ୍ଟ ଉଭୟକୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।

3. ବେସାଲ୍ ପ୍ଲେନ୍ ଡିସଲୋକେସନ୍ (BPD) ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା

SiC ସ୍ଫଟିକରେ ଥିବା ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସୀମା ଅତିକ୍ରମ କରି ସିୟର ଚାପ ଯୋଗୁଁ BPD ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ, ଯାହା ସ୍ଲିପ୍ ସିଷ୍ଟମକୁ ସକ୍ରିୟ କରିଥାଏ। ଯେହେତୁ BPD ଗୁଡ଼ିକ ବୃଦ୍ଧି ଦିଗ ପ୍ରତି ଲମ୍ବ ଭାବରେ ରହିଥାଏ, ସେଗୁଡ଼ିକ ସାଧାରଣତଃ ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ଶୀତଳୀକରଣ ସମୟରେ ଉତ୍ପନ୍ନ ହୁଏ। ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଚାପକୁ କମ କରିବା ଦ୍ଵାରା BPD ଘନତା ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ ପାଇପାରେ।

4. ବାଷ୍ପ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗଠନ ଅନୁପାତ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ

ବାଷ୍ପ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ କାର୍ବନ-ସିଲିକନ ଅନୁପାତ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଏକକ ପଲିଟାଇପ୍ ବୃଦ୍ଧିକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ପ୍ରମାଣିତ ପଦ୍ଧତି। ଏକ ଉଚ୍ଚ C/Si ଅନୁପାତ ମାକ୍ରୋଷ୍ଟେପ୍ ଗୁଞ୍ଚିଂକୁ ହ୍ରାସ କରେ ଏବଂ ବିହନ ସ୍ଫଟିକରୁ ପୃଷ୍ଠ ଉତ୍ତରାଧିକାରକୁ ବଜାୟ ରଖେ, ଏହିପରି ଅବାଞ୍ଛିତ ପଲିଟାଇପ୍ ଗଠନକୁ ଦମନ କରେ।

5. କମ୍ ଚାପଯୁକ୍ତ ବୃଦ୍ଧି କୌଶଳ

ସ୍ଫଟିକ ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ ଚାପ ବକ୍ର ଜାଲି ସମତଳ, ଫାଟ ଏବଂ ଅଧିକ BPD ଘନତା ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ। ଏହି ତ୍ରୁଟିଗୁଡ଼ିକ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ମଧ୍ୟକୁ ବ୍ୟାପିପାରେ ଏବଂ ଡିଭାଇସ୍ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ନକାରାତ୍ମକ ଭାବରେ ପ୍ରଭାବିତ କରିପାରେ।

ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ସ୍ଫଟିକ ଚାପ ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ ଅନେକ ରଣନୀତି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:

• ପ୍ରାୟ ସନ୍ତୁଳିତ ଅଭିବୃଦ୍ଧିକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବା ପାଇଁ ତାପଜ କ୍ଷେତ୍ର ବଣ୍ଟନ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ସମାୟୋଜନ କରିବା;

• କ୍ରୁସିବଲ୍ ଡିଜାଇନ୍‌କୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା ଯାହା ଦ୍ୱାରା ସ୍ଫଟିକକୁ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ବିନା ମୁକ୍ତ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଇପାରିବ;

• ଗରମ ସମୟରେ ବିହନ ଏବଂ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ମଧ୍ୟରେ ତାପଜ ବିସ୍ତାର ଅସମାନତାକୁ ହ୍ରାସ କରିବା ପାଇଁ ବିହନ ଧାରକ ବିନ୍ୟାସକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା, ପ୍ରାୟତଃ ବିହନ ଏବଂ ଧାରକ ମଧ୍ୟରେ 2 ମିମି ବ୍ୟବଧାନ ରଖି;

• ଆନିଲିଂ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକୁ ବିଶୋଧନ କରିବା, ଫର୍ଣ୍ଣେସ୍ ସହିତ ସ୍ଫଟିକକୁ ଥଣ୍ଡା କରିବାକୁ ଦେବା, ଏବଂ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଚାପକୁ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ଦୂର କରିବା ପାଇଁ ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ଅବଧିକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିବା।

---

SiC କ୍ରିଷ୍ଟାଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ଧାରା

୧. ବଡ଼ ସ୍ଫଟିକ ଆକାର
SiC ସିଙ୍ଗଲ୍ ସ୍ଫଟିକ ବ୍ୟାସ ମାତ୍ର କିଛି ମିଲିମିଟରରୁ 6-ଇଞ୍ଚ, 8-ଇଞ୍ଚ, ଏବଂ ଏପରିକି 12-ଇଞ୍ଚ ୱେଫରକୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଛି। ବଡ଼ ୱେଫରଗୁଡ଼ିକ ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଡିଭାଇସ୍ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକର ଚାହିଦା ପୂରଣ କରିବା ସହିତ ଉତ୍ପାଦନ ଦକ୍ଷତା ବୃଦ୍ଧି କରେ ଏବଂ ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରେ।

2. ଉଚ୍ଚ ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତା
ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ ଡିଭାଇସ୍ ପାଇଁ ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା SiC ସ୍ଫଟିକ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଜରୁରୀ। ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଉନ୍ନତି ସତ୍ତ୍ୱେ, ବର୍ତ୍ତମାନର ସ୍ଫଟିକଗୁଡ଼ିକ ଏବେ ବି ମାଇକ୍ରୋପାଇପ୍, ସ୍ଥାନଚ୍ୟୁତି ଏବଂ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଭଳି ତ୍ରୁଟି ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ, ଯାହା ସମସ୍ତ ଡିଭାଇସ୍ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଏବଂ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାକୁ ହ୍ରାସ କରିପାରେ।

3. ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ
SiC ସ୍ଫଟିକ ଉତ୍ପାଦନ ଏବେ ବି ଅପେକ୍ଷାକୃତ ମହଙ୍ଗା, ଯାହା ବ୍ୟାପକ ଗ୍ରହଣକୁ ସୀମିତ କରୁଛି। ବଜାର ପ୍ରୟୋଗକୁ ବିସ୍ତାର କରିବା ପାଇଁ ଅନୁକୂଳିତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ମାଧ୍ୟମରେ ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରିବା, ଉତ୍ପାଦନ ଦକ୍ଷତା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଏବଂ କଞ୍ଚାମାଲ ଖର୍ଚ୍ଚ କମ କରିବା ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।

୪. ବୁଦ୍ଧିମାନ ଉତ୍ପାଦନ
କୃତ୍ରିମ ବୁଦ୍ଧିମତ୍ତା ଏବଂ ବଡ଼ ଡାଟା ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ଉନ୍ନତି ସହିତ, SiC ସ୍ଫଟିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ବୁଦ୍ଧିମାନ, ସ୍ୱୟଂଚାଳିତ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଆଡକୁ ଗତି କରୁଛି। ସେନ୍ସର ଏବଂ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ପ୍ରଣାଳୀଗୁଡ଼ିକ ବାସ୍ତବ ସମୟରେ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପରିସ୍ଥିତିକୁ ନିରୀକ୍ଷଣ ଏବଂ ସଜାଡ଼ି ପାରିବେ, ପ୍ରକ୍ରିୟା ସ୍ଥିରତା ଏବଂ ପୂର୍ବାନୁମାନକୁ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବେ। ଡାଟା ବିଶ୍ଳେଷଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାରାମିଟର ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତାକୁ ଆହୁରି ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ।

ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀ ଗବେଷଣାରେ ଉଚ୍ଚ-ଗୁଣବତ୍ତା SiC ସିଙ୍ଗଲ୍ ସ୍ଫଟିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ବିକାଶ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ଧ୍ୟାନ କେନ୍ଦ୍ରିତ କରିଥାଏ। ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଅଗ୍ରଗତି ସହିତ, ସ୍ଫଟିକ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକ ବିକଶିତ ଏବଂ ଉନ୍ନତ ହେବ, ଯାହା ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନ, ଉଚ୍ଚ-ଆବୃତ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକରେ SiC ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଏକ ଦୃଢ଼ ଭିତ୍ତିଭୂମି ପ୍ରଦାନ କରିବ।