গ্লাস ওয়েফার প্রযুক্তি: অ্যাপ্লিকেশন, উত্পাদন এবং মূল বৈশিষ্ট্য

গ্লাস ওয়েফার কি এবং কেন তারা গুরুত্বপূর্ণ

গ্লাস ওয়েফার হয় নির্ভুল-ইঞ্জিনিয়ারযুক্ত পাতলা স্তর বিশেষ কাচের উপকরণ থেকে তৈরি , সাধারণত 100 মাইক্রোমিটার থেকে কয়েক মিলিমিটার বেধ পর্যন্ত। এই সাবস্ট্রেটগুলি সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিং, মাইক্রোইলেক্ট্রোমেকানিকাল সিস্টেম (এমইএমএস), মাইক্রোফ্লুইডিক ডিভাইস এবং উন্নত প্যাকেজিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ভিত্তিমূলক প্ল্যাটফর্ম হিসাবে কাজ করে। ঐতিহ্যগত সিলিকন ওয়েফারের বিপরীতে, গ্লাস ওয়েফারগুলি অনন্য অপটিক্যাল স্বচ্ছতা, উচ্চতর বৈদ্যুতিক নিরোধক বৈশিষ্ট্য এবং বিভিন্ন তাপমাত্রায় ব্যতিক্রমী মাত্রিক স্থিতিশীলতা প্রদান করে।

বিশ্বব্যাপী কাচের ওয়েফার বাজার উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির অভিজ্ঞতা অর্জন করেছে, শিল্পের প্রতিবেদনে একটি চক্রবৃদ্ধি বার্ষিক বৃদ্ধির হার (CAGR) নির্দেশ করে 2020 এবং 2025 এর মধ্যে প্রায় 8-10% . এই সম্প্রসারণটি 2.5D এবং 3D ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট প্যাকেজিং-এ ইন্টারপোজারের চাহিদা বৃদ্ধির দ্বারা চালিত হয়, যেখানে গ্লাস ওয়েফারগুলি সিগন্যাল অখণ্ডতা এবং তাপ ব্যবস্থাপনায় গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা প্রদান করে।

গ্লাস ওয়েফারের জন্য উত্পাদন প্রক্রিয়া

গ্লাস ওয়েফারের উৎপাদনে বেশ কিছু পরিশীলিত উত্পাদন কৌশল জড়িত, প্রতিটি নির্দিষ্ট মাত্রার সহনশীলতা এবং পৃষ্ঠের গুণমানের প্রয়োজনীয়তা অর্জনের জন্য তৈরি করা হয়েছে।

ফিউশন ড্র প্রক্রিয়া

ফিউশন ড্র পদ্ধতি, কর্নিং এর মত কোম্পানি দ্বারা অগ্রণী, উত্পাদন করে আল্ট্রা-ফ্ল্যাট কাচের চাদর আদিম পৃষ্ঠের সাথে একটি গঠন করা কীলক উপর গলিত কাচ প্রবাহিত দ্বারা. এই প্রক্রিয়াটি 300 মিমি ব্যাসের ওয়েফার জুড়ে 10 মাইক্রোমিটারেরও কম সমতলতা সহনশীলতা অর্জন করে উভয় পৃষ্ঠে পলিশ করার প্রয়োজনীয়তা দূর করে। ফলস্বরূপ উপাদানটি 1 ন্যানোমিটার RMS এর নিচে পৃষ্ঠের রুক্ষতা মান প্রদর্শন করে, এটি ফটোলিথোগ্রাফি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।

ফ্লোট গ্লাস এবং পলিশিং

রাসায়নিক-যান্ত্রিক পলিশিং (CMP) দ্বারা অনুসরণ করা ঐতিহ্যবাহী ফ্লোট গ্লাস প্রক্রিয়াগুলি একটি বিকল্প উত্পাদন পথ উপস্থাপন করে। যদিও এই পদ্ধতির জন্য অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণের পদক্ষেপের প্রয়োজন হয়, এটি কাচের গঠনে বৃহত্তর নমনীয়তার জন্য অনুমতি দেয় এবং এর পুরুত্বের অভিন্নতা অর্জন করতে পারে। বড়-ফরম্যাট সাবস্ট্রেট জুড়ে ±5 মাইক্রোমিটার .

লেজার কাটিং এবং এজ প্রসেসিং

একবার গঠিত হলে, কাচের শীটগুলি পৃথক ওয়েফার তৈরি করতে স্পষ্টতা লেজার কাটা বা স্ক্রাইবিংয়ের মধ্য দিয়ে যায়। এজ প্রসেসিং কৌশলগুলি নিয়ন্ত্রিত বেভেল অ্যাঙ্গেল সহ চিপ-মুক্ত প্রান্তগুলি নিশ্চিত করে, যা সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব্রিকেশন সরঞ্জামগুলিতে স্বয়ংক্রিয় পরিচালনার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। আধুনিক সিস্টেমগুলি প্রতি রৈখিক সেন্টিমিটারে 0.1 ত্রুটির নীচে ত্রুটির ঘনত্ব সহ প্রান্তের গুণমানের বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জন করে।

উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং রচনা

গ্লাস ওয়েফার হয় engineered from various glass compositions, each offering distinct property profiles for specific applications.

সমালোচনামূলক কর্মক্ষমতা পরামিতি

• তাপ সম্প্রসারণের সহগ (CTE): CTE-কে সিলিকনের (2.6 ppm/°C) সাথে মেলানো তাপ প্রক্রিয়াকরণ চক্রের সময় চাপ কমিয়ে দেয়, ওয়ারপেজ এবং ডিলামিনেশন প্রতিরোধ করে
• বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য: 10^14 ওহম-সেমি অতিক্রম করা আয়তনের প্রতিরোধ ক্ষমতা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল রাউটিং এর জন্য চমৎকার নিরোধক প্রদান করে
• অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন: দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে 90% এর বেশি স্বচ্ছতা সাবস্ট্রেট এবং ব্যাকসাইড প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে প্রান্তিককরণ সক্ষম করে
• রাসায়নিক স্থায়িত্ব: অ্যাসিড, ঘাঁটি এবং জৈব দ্রাবকগুলির প্রতিরোধ সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াকরণ রসায়নের সাথে সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করে

আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের মূল অ্যাপ্লিকেশন

উন্নত প্যাকেজিং এবং ইন্টারপোজার

গ্লাস ইন্টারপোজার একটি হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে উচ্চ-কর্মক্ষমতা কম্পিউটিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য গেম-পরিবর্তন প্রযুক্তি . ইন্টেল, টিএসএমসি এবং অন্যান্য প্রধান ফাউন্ড্রিগুলি চিপলেট ইন্টিগ্রেশনের জন্য গ্লাস সাবস্ট্রেট প্রযুক্তিতে প্রচুর বিনিয়োগ করছে। গ্লাস 10 মাইক্রোমিটারের মতো ছোট ব্যাস সহ থ্রু-গ্লাস ভিয়াস (TGVs) সক্ষম করে এবং 40 মাইক্রোমিটার পর্যন্ত পিচ করে, অর্জন করে আন্তঃসংযোগ ঘনত্ব জৈব উপস্তরের চেয়ে 10 গুণ বেশি .

ডেটা সেন্টার প্রসেসরগুলিতে, গ্লাস ইন্টারপোজারগুলি 50 গিগাহার্জের উপরে ফ্রিকোয়েন্সিতে প্রচলিত উপকরণের তুলনায় প্রায় 30-40% সিগন্যাল ক্ষতি হ্রাস প্রদর্শন করে। এই উন্নতি সরাসরি বর্ধিত শক্তি দক্ষতা এবং AI এক্সিলারেটর এবং উচ্চ-ব্যান্ডউইথ মেমরি (HBM) ইন্টারফেসের জন্য ব্যান্ডউইথ বৃদ্ধিতে অনুবাদ করে।

MEMS এবং সেন্সর ডিভাইস

গ্লাস ওয়েফারগুলি মাইক্রোফ্লুইডিক ল্যাব-অন-চিপ ডিভাইস, চাপ সেন্সর এবং অপটিক্যাল MEMS-এর জন্য আদর্শ সাবস্ট্রেট সরবরাহ করে। উপাদানটির জৈব সামঞ্জস্যতা, রাসায়নিক জড়তা এবং অপটিক্যাল স্বচ্ছতা এটিকে চিকিৎসা ডায়াগনস্টিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিশেষভাবে মূল্যবান করে তোলে। ব্লাড অ্যানালাইসিস চিপ উৎপাদনকারী কোম্পানিগুলো নিয়মিতভাবে বোরোসিলিকেট গ্লাস ওয়েফারের সাথে নির্দিষ্ট করে 2 মাইক্রোমিটারের নিচে পৃষ্ঠের সমতলতা সহনশীলতা মোট পুরুত্বের ভিন্নতা (টিটিভি) .

প্রদর্শন প্রযুক্তি

লিকুইড ক্রিস্টাল ডিসপ্লে (LCDs) এবং OLED প্যানেলের জন্য থিন-ফিল্ম ট্রানজিস্টর (TFT) অ্যারেগুলি 2940mm × 3370mm পরিমাপের কাঁচের শীট প্রক্রিয়াকরণের জেনারেশন 10.5 ফ্যাবস প্রসেসিং সহ বৃহৎ ফর্ম্যাট গ্লাস সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে৷ পৃষ্ঠের ত্রুটি এবং মাত্রিক নিয়ন্ত্রণের জন্য কঠোর স্পেসিফিকেশন বজায় রেখে কমোডিটি ডিসপ্লে অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সাবস্ট্রেট খরচ প্রতি বর্গফুট প্রতি $0.50-এর কম হয়ে শিল্পটি অসাধারণ অর্থনীতি অর্জন করেছে।

সিলিকন ওয়েফারের উপর সুবিধা

যদিও সিলিকন প্রভাবশালী সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেট রয়ে গেছে, কাচের ওয়েফারগুলি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বাধ্যতামূলক সুবিধা প্রদান করে:

1. নিম্ন সংকেত ক্ষতি: 0.003-0.005 এর অস্তরক ক্ষতির স্পর্শক মান মিলিমিটার-তরঙ্গ যোগাযোগ সার্কিটে উচ্চতর রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF) কর্মক্ষমতা সক্ষম করে
2. বৃহত্তর স্তরের আকার: গ্লাস উত্পাদন প্রযুক্তি সহজেই 510mm × 515mm আয়তক্ষেত্রাকার ফর্ম্যাটে স্কেল করে, বৃত্তাকার সিলিকন ওয়েফারের ব্যবহারিক সীমা অতিক্রম করে
3. খরচ দক্ষতা: ইন্টারপোজার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, তুলনামূলক বা ভাল বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা প্রদান করার সময় সমতুল্য সিলিকন ক্যারিয়ারের তুলনায় কাচের স্তরগুলির দাম 40-60% কম হতে পারে
4. নকশা নমনীয়তা: থ্রু-সিলিকন ভিয়াসের তুলনায় গ্লাসে টিজিভিগুলি উচ্চতর আকৃতির অনুপাত (গভীর থেকে ব্যাস অনুপাত 10:1 ছাড়িয়ে) দিয়ে তৈরি করা যেতে পারে, আরও কমপ্যাক্ট 3D আর্কিটেকচার সক্ষম করে
5. অপটিক্যাল অ্যাক্সেস: ইনফ্রারেড এবং দৃশ্যমান আলো সংক্রমণ অনুমতি দেয় পিছনের প্রান্তিককরণ, পরিদর্শন এবং প্রক্রিয়াকরণ কৌশলগুলি অস্বচ্ছ সিলিকনের সাথে অসম্ভব

প্রক্রিয়াকরণ চ্যালেঞ্জ এবং সমাধান

ফরমেশন টেকনোলজির মাধ্যমে

কাচের ভিয়াস তৈরি করা অনন্য প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে। তিনটি প্রাথমিক পদ্ধতি বর্তমান উৎপাদনে আধিপত্য বিস্তার করে:

• লেজার তুরপুন: আল্ট্রাফাস্ট পিকোসেকেন্ড বা ফেমটোসেকেন্ড লেজারগুলি ন্যূনতম তাপ-আক্রান্ত অঞ্চলগুলির সাথে উপাদানকে হ্রাস করে, 10-100 মাইক্রোমিটার থেকে ব্যাস সহ প্রতি সেকেন্ডে 100-500 ভিয়াস গঠনের হারের মাধ্যমে অর্জন করে
• ভেজা এচিং: হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড-ভিত্তিক রসায়নগুলি বৃহত্তর ভিয়াসের জন্য চমৎকার সাইডওয়াল মসৃণতা প্রদান করে, ওয়েফার ব্যাচ জুড়ে ±5% এর মধ্যে এচ রেট নিয়ন্ত্রণযোগ্য
• শুকনো এচিং: প্লাজমা-ভিত্তিক প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন এচিং উল্লম্ব সাইডওয়ালের প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অ্যানিসোট্রপিক প্রোফাইল সরবরাহ করে, যদিও থ্রুপুট লেজার পদ্ধতির চেয়ে কম থাকে

ধাতবকরণ এবং বন্ধন

কাচের উপর পরিবাহী স্তর জমা করার জন্য যত্নশীল প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশন প্রয়োজন। টাইটানিয়াম বা ক্রোমিয়াম আনুগত্য স্তরের ভৌত বাষ্প জমা (PVD) এর পরে তামার বীজ জমা করা TGV গুলি পূরণ করতে পরবর্তী ইলেক্ট্রোপ্লেটিংকে সক্ষম করে। উন্নত সুবিধা অর্জন ফিল এর মাধ্যমে 99.5% অতিক্রম করে বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের সাথে প্রতি 50 মিলিওহম .

কাচের জন্য অভিযোজিত ওয়েফার বন্ধন প্রযুক্তির মধ্যে রয়েছে অ্যানোডিক বন্ধন, ফিউশন বন্ধন এবং আঠালো বন্ধন, প্রতিটি বিভিন্ন তাপীয় বাজেট এবং হারমেটিসিটি প্রয়োজনীয়তার জন্য উপযুক্ত। সিলিকনের সাথে বোরোসিলিকেট গ্লাসের অ্যানোডিক বন্ধন 0.01% এর নিচে ইন্টারফেস শূন্য ঘনত্ব সহ 20 MPa-এর বেশি বন্ড শক্তি অর্জন করে।

শিল্প আউটলুক এবং ভবিষ্যত উন্নয়ন

কাচের ওয়েফার শিল্প বিভিন্ন রূপান্তরিত প্রবণতা দ্বারা চালিত একটি পরিবর্তন বিন্দুতে দাঁড়িয়েছে। উন্নত প্যাকেজিংয়ের জন্য গ্লাস সাবস্ট্রেটের ইন্টেলের ঘোষণা, লক্ষ্যমাত্রা বাস্তবায়নে পরবর্তী প্রজন্মের প্রসেসরের জন্য 2030 সময়সীমা , গবেষণা এবং উন্নয়ন বিনিয়োগের বছর বৈধ করে।

বাজার বিশ্লেষকরা প্রজেক্ট করেন যে উন্নত প্যাকেজিং সেগমেন্ট একাই 2028 সালের মধ্যে বার্ষিক $2 বিলিয়ন মূল্যের গ্লাস ওয়েফার ব্যবহার করবে। এই বৃদ্ধি কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা, স্বায়ত্তশাসিত যানবাহন এবং প্রান্ত কম্পিউটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে কম্পিউটিং কর্মক্ষমতার জন্য অতৃপ্ত চাহিদা থেকে উদ্ভূত হয়েছে যেখানে গ্লাসের বৈদ্যুতিক সুবিধাগুলি ক্রমবর্ধমান সমালোচনামূলক হয়ে উঠেছে।

উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশন

• ফটোনিক্স ইন্টিগ্রেশন: এমবেডেড অপটিক্যাল ওয়েভগাইড সহ গ্লাস ওয়েফারগুলি টেরাবিট-প্রতি-সেকেন্ড ডেটা হারে অপারেটিং অপটিক্যাল ইন্টারকানেক্টগুলির জন্য ফটোনিক এবং ইলেকট্রনিক সার্কিটের সহ-প্যাকেজিং সক্ষম করে
• কোয়ান্টাম কম্পিউটিং: বিশেষায়িত চশমার কম অস্তরক ক্ষতি এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা তাদের সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিট অ্যারেগুলির জন্য আকর্ষণীয় সাবস্ট্রেট করে তোলে
• নমনীয় ইলেকট্রনিক্স: অতি-পাতলা কাচের ওয়েফার (30 মাইক্রোমিটার বেধের নিচে) নমনীয় ডিসপ্লে এবং পরিধানযোগ্য সেন্সরগুলির জন্য যান্ত্রিকভাবে নমনীয় তবে রাসায়নিকভাবে শক্তিশালী সাবস্ট্রেট সরবরাহ করে

SEMI-এর মতো সংস্থাগুলির মাধ্যমে মানককরণের প্রচেষ্টা গ্লাস ওয়েফারের মাত্রা, সমতলতা সহনশীলতা এবং উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য নির্দিষ্টকরণ স্থাপন করছে। এই মানগুলি প্রযুক্তিগত ঝুঁকি হ্রাস করে এবং উচ্চ-ভলিউম উত্পাদনের জন্য মাল্টি-সোর্স সাপ্লাই চেইন সক্ষম করে গ্রহণকে ত্বরান্বিত করবে৷