SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर के हो?

चित्र 1.SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर

1। Epitaxial तह र यसको उपकरण

वेफर निर्माण प्रक्रियाको बखत, हामीले उपकरणहरूको निर्माणलाई सहज बनाउन केही वेफर सब्सट्रेटहरूमा एपिटेक्सियल लेयर निर्माण गर्न आवश्यक छ। Epitaxy ले एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटमा नयाँ एकल क्रिस्टल बढ्ने प्रक्रियालाई बुझाउँछ जुन काटन, पीस र पालिस गरेर सावधानीपूर्वक प्रशोधन गरिएको छ। नयाँ एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटको रूपमा एउटै सामग्री, वा फरक सामग्री (homoepitaxial वा heteroepitaxial) हुन सक्छ। नयाँ एकल क्रिस्टल तह सब्सट्रेट क्रिस्टल चरणको साथ बढेकोले, यसलाई एपिटेक्सियल तह भनिन्छ, र उपकरण निर्माण एपिटेक्सियल तहमा गरिन्छ। 

उदाहरणका लागि, एGaAs epitaxialLED प्रकाश उत्सर्जन गर्ने यन्त्रहरूको लागि सिलिकन सब्सट्रेटमा तह तयार हुन्छ; aSiC epitaxialलेयर SBD, MOSFET र पावर अनुप्रयोगहरूमा अन्य उपकरणहरूको निर्माणको लागि प्रवाहकीय SiC सब्सट्रेटमा हुर्किन्छ; एक GaN epitaxial तह अर्ध-इन्सुलेट SiC सब्सट्रेटमा निर्माण गरिन्छ जस्तै रेडियो फ्रिक्वेन्सी अनुप्रयोगहरू जस्तै संचारमा HEMT जस्ता उपकरणहरू निर्माण गर्न। SiC epitaxial सामग्रीको मोटाई र पृष्ठभूमि क्यारियर एकाग्रता जस्ता प्यारामिटरहरूले सीधा SiC उपकरणहरूको विभिन्न विद्युतीय गुणहरू निर्धारण गर्दछ। यस प्रक्रियामा, हामी रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) उपकरण बिना गर्न सक्दैनौं।

चित्र २. एपिटेक्सियल फिल्म वृद्धि मोडहरू

2. CVD उपकरणहरूमा SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टरको महत्त्व

CVD उपकरणहरूमा, हामी सब्सट्रेटलाई सिधै धातुमा वा केवल एपिटेक्सियल डिपोजिसनको लागि आधारमा राख्न सक्दैनौं, किनकि यसले ग्यास प्रवाह दिशा (तेर्सो, ठाडो), तापक्रम, दबाब, निर्धारण र प्रदूषकहरू जस्ता धेरै कारकहरू समावेश गर्दछ। त्यसैले, हामीले एक susceptor प्रयोग गर्न आवश्यक छ (वेफर वाहक) ट्रेमा सब्सट्रेट राख्न र यसमा एपिटेक्सियल डिपोजिसन गर्न CVD प्रविधि प्रयोग गर्नुहोस्। यो ससेप्टर SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर हो (जसलाई ट्रे पनि भनिन्छ)।

2.1 MOCVD उपकरणमा SiC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टरको आवेदन

SiC-लेपित ग्रेफाइट ससेप्टरले मुख्य भूमिका खेल्छधातु जैविक रासायनिक वाष्प निक्षेप (MOCVD) उपकरणएकल क्रिस्टल सब्सट्रेटहरूलाई समर्थन र तताउन। यस ससेप्टरको थर्मल स्थिरता र थर्मल एकरूपता एपिटेक्सियल सामग्रीको गुणस्तरको लागि महत्त्वपूर्ण छ, त्यसैले यसलाई MOCVD उपकरणहरूमा अपरिहार्य कोर कम्पोनेन्टको रूपमा मानिन्छ। मेटल अर्गानिक केमिकल वाष्प डिपोजिसन (MOCVD) टेक्नोलोजी हाल नीलो एलईडीमा GaN पातलो फिल्महरूको एपिटेक्सियल वृद्धिमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ किनभने यसमा साधारण सञ्चालन, नियन्त्रणयोग्य वृद्धि दर र उच्च शुद्धताका फाइदाहरू छन्।

MOCVD उपकरणमा मुख्य कम्पोनेन्टहरू मध्ये एकको रूपमा, भेटेक सेमीकन्डक्टर ग्रेफाइट ससेप्टर एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटहरूलाई समर्थन र तताउन जिम्मेवार छ, जसले पातलो फिल्म सामग्रीको एकरूपता र शुद्धतालाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्छ, र यसैले एपिटेक्सियल वेफरहरूको तयारी गुणस्तरसँग सम्बन्धित छ। प्रयोगको संख्या बढ्दै जाँदा र काम गर्ने वातावरणमा परिवर्तन हुँदा, ग्रेफाइट ससेप्टर लगाउने सम्भावना हुन्छ र त्यसैले यसलाई उपभोग्य रूपमा वर्गीकृत गरिन्छ।

२.२। SIC लेपित ग्रेफाइट ससेप्टर को विशेषताहरु

MOCVD उपकरणको आवश्यकताहरू पूरा गर्न, ग्रेफाइट ससेप्टरको लागि आवश्यक कोटिंग निम्न मापदण्डहरू पूरा गर्न विशिष्ट विशेषताहरू हुनुपर्छ:

✔ राम्रो कभरेज: SiC कोटिंगले ससेप्टरलाई पूर्ण रूपमा ढाक्नु पर्छ र संक्षारक ग्यास वातावरणमा क्षति रोक्नको लागि उच्च डिग्री घनत्व हुनुपर्छ।

✔ उच्च बन्धन बल: कोटिंग बलियो रूपमा ससेप्टरमा बाँधिएको हुनुपर्छ र धेरै उच्च-तापमान र कम-तापमान चक्र पछि खस्न सजिलो छैन।

✔ राम्रो रासायनिक स्थिरता: उच्च तापक्रम र संक्षारक वायुमण्डलमा विफलताबाट बच्न कोटिंगमा राम्रो रासायनिक स्थिरता हुनुपर्छ।

2.3 ग्रेफाइट र सिलिकन कार्बाइड सामग्रीहरू मिलाउन कठिनाइ र चुनौतीहरू

सिलिकन कार्बाइड (SiC) ले यसको फाइदाहरू जस्तै जंग प्रतिरोध, उच्च थर्मल चालकता, थर्मल झटका प्रतिरोध र राम्रो रासायनिक स्थिरताको कारणले GaN एपिटेक्सियल वायुमण्डलमा राम्रो प्रदर्शन गर्दछ। यसको थर्मल विस्तार गुणांक ग्रेफाइटसँग मिल्दोजुल्दो छ, यसले ग्रेफाइट ससेप्टर कोटिंग्सको लागि मनपर्ने सामग्री बनाउँछ।

तर, आखिर,ग्रेफाइटरसिलिकन कार्बाइडदुई फरक सामग्रीहरू छन्, र त्यहाँ अझै पनि परिस्थितिहरू छन् जहाँ कोटिंगको सेवा जीवन छोटो छ, खस्न सजिलो छ, र विभिन्न थर्मल विस्तार गुणांकहरूको कारण लागत बढ्छ। 

3। SiC कोटिंग प्रविधि

३.१। SiC को सामान्य प्रकार

हाल, सामान्य प्रकारका SiC मा 3C, 4H र 6H समावेश छन्, र विभिन्न प्रकारका SiC विभिन्न उद्देश्यका लागि उपयुक्त छन्। उदाहरणका लागि, 4H-SiC उच्च-शक्ति उपकरणहरू निर्माण गर्न उपयुक्त छ, 6H-SiC अपेक्षाकृत स्थिर छ र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, र 3C-SiC GaN एपिटेक्सियल तहहरू तयार गर्न र SiC-GaN RF उपकरणहरू निर्माण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसको संरचना GaN सँग मिल्दोजुल्दो छ। 3C-SiC लाई सामान्यतया β-SiC भनिन्छ, जुन मुख्यतया पातलो फिल्महरू र कोटिंग सामग्रीहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ। तसर्थ, β-SiC हाल कोटिंग्स को लागि मुख्य सामाग्री मध्ये एक हो।

३.२सिलिकन कार्बाइड कोटिंगतयारी विधि

जेल-सोल विधि, स्प्रे गर्ने विधि, आयन बीम स्प्रे गर्ने विधि, रासायनिक भाप प्रतिक्रिया विधि (CVR) र रासायनिक भाप निक्षेप विधि (CVD) सहित सिलिकन कार्बाइड कोटिंग्सको तयारीका लागि धेरै विकल्पहरू छन्। ती मध्ये, रासायनिक वाष्प निक्षेप विधि (CVD) हाल SiC कोटिंग्स तयार गर्ने मुख्य प्रविधि हो। यस विधिले ग्यास चरण प्रतिक्रिया मार्फत सब्सट्रेटको सतहमा SiC कोटिंग्स जम्मा गर्दछ, जसमा कोटिंग र सब्सट्रेट बीचको घनिष्ठ सम्बन्धको फाइदाहरू छन्, सब्सट्रेट सामग्रीको अक्सीकरण प्रतिरोध र पृथक प्रतिरोध सुधार गर्दछ।

उच्च-तापमान सिंटरिङ विधि, इम्बेडिङ पाउडरमा ग्रेफाइट सब्सट्रेट राखेर र उच्च तापक्रममा अक्रिय वायुमण्डल अन्तर्गत सिंटर गरेर, अन्ततः सब्सट्रेटको सतहमा एक SiC कोटिंग बनाउँछ, जसलाई इम्बेडिङ विधि भनिन्छ। यद्यपि यो विधि सरल छ र कोटिंग सब्सट्रेटमा कडा रूपमा बाँधिएको छ, मोटाई दिशामा कोटिंगको एकरूपता कमजोर छ, र प्वालहरू देखा पर्ने सम्भावना हुन्छ, जसले अक्सीकरण प्रतिरोधलाई कम गर्दछ।

✔ स्प्रे गर्ने विधिग्रेफाइट सब्सट्रेटको सतहमा तरल कच्चा पदार्थहरू स्प्रे गर्ने, र त्यसपछि कोटिंग बनाउनको लागि निश्चित तापक्रममा कच्चा माललाई ठोस बनाउने समावेश छ। यद्यपि यो विधि कम लागतको छ, कोटिंग कमजोर रूपमा सब्सट्रेटमा बाँधिएको छ, र कोटिंगमा कमजोर एकरूपता, पातलो मोटाई, र कमजोर अक्सीकरण प्रतिरोध छ, र सामान्यतया थप उपचार चाहिन्छ।

✔  आयन बीम स्प्रे गर्ने प्रविधिग्रेफाइट सब्सट्रेटको सतहमा पग्लिएको वा आंशिक रूपमा पग्लिएको सामग्रीलाई स्प्रे गर्नको लागि आयन बीम बन्दूक प्रयोग गर्दछ, जसले त्यसपछि ठोस बनाउँछ र कोटिंग बनाउनको लागि बन्धन बनाउँछ। यद्यपि अपरेशन सरल छ र अपेक्षाकृत घने सिलिकन कार्बाइड कोटिंग उत्पादन गर्न सक्छ, कोटिंग तोड्न सजिलो छ र कमजोर अक्सीकरण प्रतिरोध छ। यो सामान्यतया उच्च-गुणस्तर SiC कम्पोजिट कोटिंग्स तयार गर्न प्रयोग गरिन्छ।

✔ सोल-जेल विधि, यस विधिमा एक समान र पारदर्शी सोल समाधान तयार गर्ने, यसलाई सब्सट्रेटको सतहमा लागू गर्ने, र त्यसपछि कोटिंग बनाउनको लागि सुकाउने र सिन्टर गर्ने समावेश छ। यद्यपि सञ्चालन सरल छ र लागत कम छ, तर तयार कोटिंग कम थर्मल झटका प्रतिरोध छ र क्र्याकिंग को खतरा छ, त्यसैले यसको आवेदन दायरा सीमित छ।

✔ रासायनिक भाप प्रतिक्रिया प्रविधि (CVR): CVR ले SiO भाप उत्पन्न गर्न Si र SiO2 पाउडर प्रयोग गर्छ, र कार्बन सामग्री सब्सट्रेटको सतहमा रासायनिक प्रतिक्रियाद्वारा SiC कोटिंग बनाउँछ। यद्यपि कडा बन्डेड कोटिंग तयार गर्न सकिन्छ, उच्च प्रतिक्रिया तापमान आवश्यक छ र लागत उच्च छ।

✔ रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD): CVD हाल SiC कोटिंग्स तयार गर्नको लागि सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने प्रविधि हो, र SiC कोटिंगहरू सब्सट्रेटको सतहमा ग्यास चरण प्रतिक्रियाहरूद्वारा बनाइन्छ। यस विधिद्वारा तयार गरिएको कोटिंग सब्सट्रेटसँग नजिकबाट बाँधिएको हुन्छ, जसले सब्सट्रेटको ओक्सीकरण प्रतिरोध र पृथक प्रतिरोधलाई सुधार गर्दछ, तर लामो समयसम्म जम्मा गर्ने समय चाहिन्छ, र प्रतिक्रिया ग्यास विषाक्त हुन सक्छ।

चित्र 3. रासायनिक वाष्प निक्षेप रेखाचित्र

4। बजार प्रतिस्पर्धा रVetek अर्धचालकको प्राविधिक नवाचार

SiC लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेट बजारमा, विदेशी निर्माताहरूले स्पष्ट प्रमुख फाइदाहरू र उच्च बजार साझेदारीको साथ पहिले सुरु गरे। अन्तर्राष्ट्रिय रूपमा, नेदरल्याण्डमा Xycard, जर्मनीमा SGL, जापानको Toyo Tanso, र संयुक्त राज्यमा MEMC मुख्यधाराका आपूर्तिकर्ताहरू हुन्, र तिनीहरूले मूल रूपमा अन्तर्राष्ट्रिय बजारमा एकाधिकार राख्छन्। यद्यपि, चीनले अब ग्रेफाइट सब्सट्रेटको सतहमा समान रूपमा बढ्दो SiC कोटिंग्सको मुख्य प्रविधिको माध्यमबाट तोडेको छ, र यसको गुणस्तर स्वदेशी र विदेशी ग्राहकहरूले प्रमाणित गरेको छ। एकै समयमा, यसको मूल्यमा केहि प्रतिस्पर्धी फाइदाहरू पनि छन्, जसले SiC लेपित ग्रेफाइट सब्सट्रेटहरूको प्रयोगको लागि MOCVD उपकरणहरूको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ। 

Vetek अर्धचालक को क्षेत्र मा अनुसन्धान र विकास मा संलग्न गरिएको छSiC कोटिंग्स20 वर्ष भन्दा बढीको लागि। त्यसैले, हामीले SGL जस्तै बफर लेयर टेक्नोलोजी सुरु गरेका छौं। विशेष प्रशोधन प्रविधि मार्फत, ग्रेफाइट र सिलिकन कार्बाइड बीच एक बफर तह थप्न सकिन्छ सेवा जीवन दुई गुणा भन्दा बढी वृद्धि गर्न।