একটি সিলিকন ওয়েফার কি জন্য ব্যবহৃত হয়?

সিলিকন ওয়েফারগুলি অত্যন্ত খাঁটি সিলিকনের একক স্ফটিক থেকে তৈরি করা হয়, সাধারণত প্রতি বিলিয়ন দূষকগুলির এক অংশেরও কম। Czochralski প্রক্রিয়া হল এই বিশুদ্ধতার বৃহৎ স্ফটিক গঠনের সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি, যার মধ্যে গলিত সিলিকন থেকে একটি বীজ স্ফটিক টেনে আনা হয়, যা সাধারণত গলিত হিসাবে পরিচিত। বীজ স্ফটিক তারপর একটি নলাকার পিন্ডে গঠিত হয় যা একটি বাউল নামে পরিচিত।

বোরন এবং ফসফরাসের মতো উপাদানগুলিকে ওয়েফারের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করতে সুনির্দিষ্ট পরিমাণে বাউলে যোগ করা যেতে পারে, সাধারণত এটিকে এন-টাইপ বা পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর বানানোর উদ্দেশ্যে। বাউলটি তারপর একটি তারের করাত দিয়ে পাতলা টুকরো করে কাটা হয় যা একটি ওয়েফার করাত নামেও পরিচিত। কাটা ওয়েফারগুলি বিভিন্ন ডিগ্রীতে পালিশ করা যেতে পারে।

একটি সিলিকন ওয়েফার কি জন্য ব্যবহৃত হয়?

একটি সিলিকন ওয়েফার হল স্ফটিক সিলিকনের একটি পাতলা স্লাইস যা সাধারণত ইলেকট্রনিক্স শিল্পে ব্যবহৃত হয়। সিলিকন এই উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা হয় কারণ এটি একটি অর্ধপরিবাহী, যার অর্থ এটি একটি শক্তিশালী পরিবাহী বা বিদ্যুতের শক্তিশালী অন্তরক নয়। এর প্রাকৃতিক প্রাচুর্য এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি সাধারণত ওয়েফার তৈরির জন্য জার্মেনিয়ামের মতো অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টরের তুলনায় সিলিকনকে পছন্দনীয় করে তোলে।

সিলিকন ওয়েফারের সর্বাধিক সাধারণ মাত্রা তাদের প্রয়োগের উপর নির্ভর করে। আইসি-তে ব্যবহৃত ওয়েফারগুলি বৃত্তাকার হয় যার ব্যাস সাধারণত 100 থেকে 300 মিলিমিটার (মিমি) পর্যন্ত হয়। বেধ সাধারণত ব্যাসের সাথে বৃদ্ধি পায় এবং সাধারণত 525 থেকে 775 মাইক্রন (μm) এর মধ্যে থাকে। সৌর কোষের ওয়েফারগুলি সাধারণত বর্গাকার হয় যার বাহু 100 থেকে 200 মিমি পরিমাপ করে। তাদের পুরুত্ব 200 এবং 300 μm এর মধ্যে, যদিও এটি নিকট ভবিষ্যতে 160 μm এ প্রমিত হবে বলে আশা করা হচ্ছে।

ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট

একটি আইসি, যা একটি মাইক্রোচিপ বা শুধু চিপ নামেও পরিচিত, একটি ইলেকট্রনিক সার্কিটের একটি সেট যা সেমিকন্ডাক্টিং উপাদানের একটি স্তরে সেট করা হয়। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন বর্তমানে IC-এর জন্য সবচেয়ে সাধারণ সাবস্ট্রেট, যদিও গ্যালিয়াম আর্সেনাইড কিছু অ্যাপ্লিকেশন যেমন বেতার যোগাযোগ ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়। সিলিকন-জার্মানিয়াম অ্যালয় দিয়ে তৈরি ওয়েফারগুলিও আরও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, সাধারণত এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যেখানে সিলিকন-জার্মানিয়ামের বেশি গতির দাম বেশি।

আইসিগুলি বর্তমানে বেশিরভাগ ইলেকট্রনিক ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়, কার্যত পৃথক ইলেকট্রনিক উপাদানগুলি প্রতিস্থাপন করে। এগুলি আকারের আদেশ অনুসারে বিচ্ছিন্ন উপাদানগুলির তুলনায় তৈরি করা ছোট, দ্রুত এবং সস্তা। ইলেকট্রনিক্স শিল্পে IC-এর দ্রুত গ্রহণও IC-এর মডুলার ডিজাইনের কারণে, যা সহজেই ব্যাপক উৎপাদনে ধার দেয়।

এই স্তরগুলি নিয়মিত ফটোগ্রাফের অনুরূপভাবে বিকশিত হয় তবে দৃশ্যমান আলোর পরিবর্তে অতিবেগুনী আলো ব্যবহার করা হয় কারণ দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রয়োজনীয় নির্ভুলতার সাথে বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করার জন্য খুব বড়। আধুনিক আইসিগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি এতই ছোট যে প্রক্রিয়া প্রকৌশলীদের অবশ্যই তাদের ডিবাগ করার জন্য ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করতে হবে।

আইসি ফ্যাব্রিকেশন

অটোমেটেড টেস্ট ইকুইপমেন্ট (ATE) প্রতিটি ওয়েফারকে আইসি তৈরি করতে ব্যবহার করার আগে পরীক্ষা করে, একটি প্রক্রিয়া, যা সাধারণত ওয়েফার প্রোবিং বা ওয়েফার টেস্টিং নামে পরিচিত। তারপর ওয়েফারটি আয়তক্ষেত্রাকার টুকরোগুলিতে কাটা হয় যা ডাই নামে পরিচিত এবং তারপরে বৈদ্যুতিক পরিবাহী তারের মাধ্যমে একটি ইলেকট্রনিক প্যাকেজের সাথে সংযুক্ত করা হয়, যা সাধারণত সোনা বা অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে তৈরি। এই তারগুলি প্যাডগুলির সাথে বন্ধন করা হয় যা সাধারণত ডাইয়ের প্রান্তের চারপাশে অবস্থিত থাকে আল্ট্রাসাউন্ড ব্যবহার করে থার্মোসনিক বন্ধন নামক প্রক্রিয়ায়।

ফলস্বরূপ ডিভাইসগুলি চূড়ান্ত পরীক্ষার পর্যায়গুলির মধ্য দিয়ে যায়, যা সাধারণত ATE এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল কম্পিউটেড টমোগ্রাফি (CT) স্ক্যানিং সরঞ্জাম ব্যবহার করে। ডিভাইসের ফলন, আকার এবং খরচ অনুযায়ী পরীক্ষার আপেক্ষিক খরচ ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণ স্বরূপ, সস্তা ডিভাইসের মোট বানোয়াট খরচের 25% এর বেশি পরীক্ষার জন্য দায়ী হতে পারে, কিন্তু কম ফলন সহ বড়, ব্যয়বহুল ডিভাইসগুলির জন্য এটি কার্যত নগণ্য হতে পারে।

কৌশল

আইসি তৈরি করা একটি অত্যন্ত স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়া যা অনেক নির্দিষ্ট কৌশল ব্যবহার করে। এই ক্ষমতাগুলি একটি বানোয়াট সুবিধা তৈরির উচ্চ খরচ চালায়, যা 2016 সালের হিসাবে $8 বিলিয়ন ছাড়িয়ে যেতে পারে৷ বৃহত্তর স্বয়ংক্রিয়করণের ক্রমাগত প্রয়োজনের কারণে এই খরচটি মুদ্রাস্ফীতির তুলনায় অনেক দ্রুত বৃদ্ধি পাবে বলে আশা করা হচ্ছে৷

ছোট ট্রানজিস্টরের দিকে প্রবণতা অদূর ভবিষ্যতে অব্যাহত থাকবে, 2016 সালে 14 এনএম অত্যাধুনিক হবে। আইসি নির্মাতারা যেমন ইন্টেল, স্যামসাং, গ্লোবাল ফাউন্ড্রিজ এবং টিএসএমসি 2017 সালের শেষ নাগাদ 10 এনএম ট্রানজিস্টরে রূপান্তর শুরু করবে বলে আশা করা হচ্ছে .

বড় ওয়েফার স্কেল একটি অর্থনীতি প্রদান করে, যা IC-এর মোট খরচ কমিয়ে দেয়। বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ সবচেয়ে বড় ওয়েফারগুলি হল 300 মিমি ব্যাস, 450 মিমি পরবর্তী সর্বোচ্চ আকারের আশা করা হচ্ছে। যাইহোক, এই আকারের ওয়েফার তৈরির জন্য উল্লেখযোগ্য প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ এখনও বিদ্যমান।

আইসি তৈরিতে ব্যবহৃত অতিরিক্ত কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে ট্রাই-গেট ট্রানজিস্টর, যা ইন্টেল 22 এনএম প্রস্থের সাথে 2011 সাল থেকে তৈরি করেছে। আইবিএম একটি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে যা স্ট্রেনড সিলিকন নামে পরিচিত ইনসুলেটরে সরাসরি (SSDOI), যা সিলিকন-জার্মেনিয়াম স্তরকে সরিয়ে দেয়। একটি ওয়েফার

তামা IC-তে অ্যালুমিনিয়াম আন্তঃসংযোগ প্রতিস্থাপন করছে, প্রাথমিকভাবে এর অধিক বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা কারণে। লো-কে ডাইইলেকট্রিক ইনসুলেটর এবং সিলিকন অন ইনসুলেটর (SOIs) এছাড়াও IC-এর জন্য উন্নত উত্পাদন কৌশল।

সেমিকন্ডাক্টর সম্পর্কে অন্যান্য সম্পদ

বেসিক ওয়েফার শর্তাবলী এবং সংজ্ঞা
সি ওয়েফার অফ-অক্ষ কাটা
সিলিকনে অক্সিজেন বৃষ্টিপাত
সিলিকনের সাথে অ্যাপ্লিকেশনের সাথে সম্পর্কিত গ্লাসের বৈশিষ্ট্য
Si Wafers এর জন্য SEMI স্পেসিফিকেশনের একটি গাইড
ওয়েট-কেমিক্যাল এচিং এবং সিলিকন পরিষ্কার করা

সৌর কোষ

একটি সৌর কোষ আলোক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করতে ফটোভোলটাইক প্রভাব ব্যবহার করে, যা সাধারণত উচ্চতর শক্তির অবস্থায় ইলেকট্রনকে উত্তেজিত করার জন্য কিছু উপাদান দ্বারা আলোর শোষণকে জড়িত করে। এটি এক ধরনের ফটোইলেক্ট্রিক সেল, এমন একটি ডিভাইস যা আলোর সংস্পর্শে এলে এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে। সৌর কোষগুলি যে কোনও উত্স থেকে আলো ব্যবহার করতে পারে, যদিও "সৌর" শব্দটি বোঝায় যে তাদের সূর্যালোকের প্রয়োজন।

শক্তির উত্স হিসাবে বিদ্যুতের উত্পাদন সৌর কোষগুলির জন্য সবচেয়ে সুপরিচিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে একটি। এই ধরনের সৌর কোষ একটি ব্যাটারি চার্জ করার জন্য একটি আলোর উত্স ব্যবহার করে, যা একটি বৈদ্যুতিক ডিভাইসকে শক্তি দিতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

সৌর কোষগুলি প্রায়শই যন্ত্রের সাথে একত্রিত হয় যা তারা শক্তির উদ্দেশ্যে তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, সৌর-চালিত আলো সাধারণত বাড়ির উন্নতির দোকানে পাওয়া যায় দিনের বেলা ব্যাটারি চার্জ করার জন্য সৌর কোষ ব্যবহার করে। রাতে, ব্যাটারি একটি মোশন সেন্সরকে শক্তি দেয় যা গতি শনাক্ত করার সময় আলো জ্বালায়।

সৌর কোষ প্রথম, দ্বিতীয় এবং তৃতীয় প্রজন্মের প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। প্রথম প্রজন্মের কোষগুলি একরঙা সিলিকন এবং পলিসিলিকন সহ স্ফটিক সিলিকন দ্বারা গঠিত। তারা বর্তমানে সৌর কোষের সবচেয়ে সাধারণ ধরনের। দ্বিতীয় প্রজন্মের কোষগুলি নিরাকার সিলিকন দ্বারা গঠিত পাতলা ফিল্ম ব্যবহার করে এবং সাধারণত বাণিজ্যিক পাওয়ার স্টেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়। তৃতীয় প্রজন্মের সৌর কোষগুলি বিভিন্ন উদীয়মান প্রযুক্তির সাথে তৈরি পাতলা ফিল্ম ব্যবহার করে এবং বর্তমানে সীমিত বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।

সোলার সেল ফ্যাব্রিকেশন

প্রথম প্রজন্মের সৌর কোষের অধিকাংশই স্ফটিক সিলিকন দিয়ে গঠিত, যদিও এর গঠনগত গুণমান এবং বিশুদ্ধতা IC-তে ব্যবহৃত হওয়া থেকে অনেক কম। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন পলিসিলিকনের চেয়ে আলোকে আরও দক্ষতার সাথে বিদ্যুতে রূপান্তর করে, তবে মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনও বেশি ব্যয়বহুল।

ওয়েফারগুলি পৃথক কোষ গঠনের জন্য বর্গাকারে কাটা হয় এবং তাদের কোণগুলি অষ্টভুজ গঠনের জন্য ক্লিপ করা হয়। এই আকৃতি সৌর প্যানেলগুলিকে তাদের স্বতন্ত্র হীরার মতো চেহারা দেয়। যে কোষগুলি একটি সৌর প্যানেল তৈরি করে সেগুলিকে অবশ্যই রূপান্তর দক্ষতা সর্বাধিক করার জন্য একই সমতল বরাবর অভিমুখী হতে হবে। প্যানেলগুলি সাধারণত কাঁচের একটি শীট দিয়ে আবৃত থাকে যা ওয়েফারগুলিকে রক্ষা করার জন্য সূর্যের মুখোমুখি হয়।

সৌর কোষগুলি নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে সিরিজ বা সমান্তরালভাবে সংযুক্ত হতে পারে। একটি সিরিজে কোষগুলিকে সংযুক্ত করলে তাদের ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায় যখন তাদের সমান্তরালভাবে সংযোগ করলে কারেন্ট বাড়ে। সমান্তরাল স্ট্রিংগুলির প্রাথমিক অসুবিধা হল যে ছায়ার প্রভাবগুলি ছায়াযুক্ত স্ট্রিংগুলিকে বন্ধ করে দিতে পারে, যার ফলে আলোকিত স্ট্রিংগুলি ছায়াযুক্ত স্ট্রিংগুলিতে একটি বিপরীত পক্ষপাত প্রয়োগ করতে পারে। এই প্রভাবের ফলে শক্তির যথেষ্ট ক্ষতি হতে পারে এমনকি কোষেরও ক্ষতি হতে পারে।

এই সমস্যার পছন্দের সমাধান হল মডিউল তৈরি করতে সিরিজের স্ট্রিংগুলিকে সংযুক্ত করা এবং একে অপরের থেকে স্বাধীনভাবে স্ট্রিংগুলির পাওয়ার প্রয়োজনীয়তাগুলি পরিচালনা করতে সর্বাধিক পাওয়ার পয়েন্ট ট্র্যাকার (MPPTs) ব্যবহার করা। যাইহোক, পছন্দসই লোডিং কারেন্ট এবং পিক ভোল্টেজ সহ একটি অ্যারে তৈরি করতে মডিউলগুলিকেও আন্তঃসংযুক্ত করা যেতে পারে। শ্যাডো এফেক্টের কারণে সৃষ্ট সমস্যার আরেকটি সমাধান হল শান্ট ডায়োডের ব্যবহার পাওয়ার লস কমাতে।

আকার বৃদ্ধি

সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে বড় বাউলের ​​দিকে প্রবণতার ফলে সৌর কোষের আকার বৃদ্ধি পেয়েছে। 1980-এর দশকে বিকশিত সৌর প্যানেলগুলি 50 থেকে 100 মিমি ব্যাস বিশিষ্ট কোষ দিয়ে তৈরি। 1990 এবং 2000 এর দশকে তৈরি প্যানেলগুলি সাধারণত 125 মিমি ব্যাস সহ ওয়েফার ব্যবহার করে এবং 2008 সাল থেকে তৈরি প্যানেলে 156 মিমি কোষ থাকে।

সিলিকন ওয়েফার ব্যবহার

সিলিকন ওয়েফারগুলি প্রায়শই ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (ICs) এর সাবস্ট্রেট হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যদিও তারা ফটোভোলটাইক বা সৌর কোষগুলির একটি প্রধান উপাদান। এই ওয়েফারগুলি তৈরির প্রাথমিক প্রক্রিয়াটি এই উভয় অ্যাপ্লিকেশনের জন্যই একই, যদিও আইসিগুলিতে ব্যবহৃত ওয়েফারগুলির জন্য গুণমানের প্রয়োজনীয়তা অনেক বেশি। এই ওয়েফারগুলি আয়ন ইমপ্লান্টেশন, এচিং এবং ফটোলিথোগ্রাফিক প্যাটার্নিংয়ের মতো অতিরিক্ত পদক্ষেপগুলিও অতিক্রম করে, যা সৌর কোষের জন্য প্রয়োজন হয় না।