सेमीकंडक्टर पार्ट्स – SiC लेपित ग्रेफाइट बेस

SiC लेपित ग्रेफाइट बेस का उपयोग आमतौर पर मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वेपर डिपोजिशन (MOCVD) उपकरणों में सिंगल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्स को सहारा देने और गर्म करने के लिए किया जाता है। SiC लेपित ग्रेफाइट बेस की तापीय स्थिरता, तापीय एकरूपता और अन्य प्रदर्शन पैरामीटर एपिटैक्सियल सामग्री के विकास की गुणवत्ता में निर्णायक भूमिका निभाते हैं, इसलिए यह MOCVD उपकरणों का मुख्य घटक है।

वेफर निर्माण की प्रक्रिया में, उपकरणों के निर्माण को सुगम बनाने के लिए कुछ वेफर सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियल परतें बनाई जाती हैं। विशिष्ट एलईडी प्रकाश उत्सर्जक उपकरणों के लिए सिलिकॉन सब्सट्रेट पर GaAs की एपिटैक्सियल परतें तैयार करना आवश्यक होता है; उच्च वोल्टेज, उच्च धारा और अन्य विद्युत अनुप्रयोगों के लिए SBD, MOSFET आदि जैसे उपकरणों के निर्माण हेतु चालक SiC सब्सट्रेट पर SiC एपिटैक्सियल परत विकसित की जाती है; संचार जैसे RF अनुप्रयोगों के लिए HEMT और अन्य उपकरणों के निर्माण हेतु अर्ध-अरोधित SiC सब्सट्रेट पर GaN एपिटैक्सियल परत बनाई जाती है। यह प्रक्रिया CVD उपकरण से अविभाज्य है।

सीवीडी उपकरण में, सब्सट्रेट को सीधे धातु पर नहीं रखा जा सकता है या एपिटैक्सियल डिपोजिशन के लिए केवल एक बेस पर नहीं रखा जा सकता है, क्योंकि इसमें गैस प्रवाह (क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर), तापमान, दबाव, स्थिरीकरण, प्रदूषकों का उत्सर्जन और अन्य कई कारक शामिल होते हैं। इसलिए, एक बेस का उपयोग करना आवश्यक है, फिर सब्सट्रेट को डिस्क पर रखा जाता है, और फिर सीवीडी तकनीक का उपयोग करके सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियल डिपोजिशन किया जाता है, जो कि SiC लेपित ग्रेफाइट बेस (जिसे ट्रे भी कहा जाता है) होता है।

SiC लेपित ग्रेफाइट बेस का उपयोग आमतौर पर मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वेपर डिपोजिशन (MOCVD) उपकरणों में सिंगल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्स को सहारा देने और गर्म करने के लिए किया जाता है। SiC लेपित ग्रेफाइट बेस की तापीय स्थिरता, तापीय एकरूपता और अन्य प्रदर्शन पैरामीटर एपिटैक्सियल सामग्री के विकास की गुणवत्ता में निर्णायक भूमिका निभाते हैं, इसलिए यह MOCVD उपकरणों का मुख्य घटक है।

मेटल-ऑर्गेनिक केमिकल वेपर डिपोजिशन (एमओसीवीडी) नीली एलईडी में GaN फिल्मों के एपिटैक्सियल विकास के लिए प्रमुख तकनीक है। इसके कई फायदे हैं, जैसे सरल संचालन, नियंत्रित विकास दर और GaN फिल्मों की उच्च शुद्धता। एमओसीवीडी उपकरण के रिएक्शन चैंबर में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, GaN फिल्म एपिटैक्सियल विकास के लिए उपयोग किए जाने वाले बेयरिंग बेस में उच्च तापमान प्रतिरोध, एकसमान तापीय चालकता, अच्छी रासायनिक स्थिरता, मजबूत तापीय झटके के प्रति प्रतिरोध आदि गुण होने चाहिए। ग्रेफाइट सामग्री इन सभी शर्तों को पूरा करती है।

एमओसीवीडी उपकरण के मुख्य घटकों में से एक के रूप में, ग्रेफाइट बेस सब्सट्रेट का वाहक और ताप निकाय है, जो फिल्म सामग्री की एकरूपता और शुद्धता को सीधे निर्धारित करता है, इसलिए इसकी गुणवत्ता सीधे एपिटैक्सियल शीट की तैयारी को प्रभावित करती है, और साथ ही, उपयोग की संख्या में वृद्धि और कार्य स्थितियों में बदलाव के साथ, यह बहुत आसानी से घिस जाता है, और उपभोज्य पदार्थों की श्रेणी में आता है।

हालांकि ग्रेफाइट में उत्कृष्ट तापीय चालकता और स्थिरता होती है, इसलिए MOCVD उपकरणों के आधार घटक के रूप में इसका अच्छा लाभ है, लेकिन उत्पादन प्रक्रिया में, संक्षारक गैसों और धात्विक कार्बनिक पदार्थों के अवशेषों के कारण ग्रेफाइट पाउडर में जंग लग जाती है, जिससे ग्रेफाइट आधार का सेवा जीवन काफी कम हो जाता है। साथ ही, गिरने वाला ग्रेफाइट पाउडर चिप को प्रदूषित करता है।

कोटिंग तकनीक के उद्भव से सतह पर पाउडर का स्थिरीकरण, तापीय चालकता में वृद्धि और ऊष्मा वितरण में समानता संभव हो पाई है, जो इस समस्या के समाधान के लिए मुख्य तकनीक बन गई है। MOCVD उपकरण के उपयोग वातावरण में ग्रेफाइट आधारित सतह पर कोटिंग के लिए निम्नलिखित विशेषताएं आवश्यक हैं:

(1) ग्रेफाइट बेस को पूरी तरह से लपेटा जा सकता है, और घनत्व अच्छा है, अन्यथा ग्रेफाइट बेस संक्षारक गैस में आसानी से खराब हो जाता है।

(2) ग्रेफाइट बेस के साथ संयोजन शक्ति उच्च है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कई उच्च तापमान और निम्न तापमान चक्रों के बाद कोटिंग आसानी से न गिरे।

(3) इसमें उच्च तापमान और संक्षारक वातावरण में कोटिंग की विफलता से बचने के लिए अच्छी रासायनिक स्थिरता है।

SiC में संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, तापीय आघात प्रतिरोध और उच्च रासायनिक स्थिरता जैसे गुण होते हैं, और यह GaN एपिटैक्सियल वातावरण में अच्छी तरह से काम कर सकता है। इसके अलावा, SiC का तापीय विस्तार गुणांक ग्रेफाइट से बहुत कम भिन्न होता है, इसलिए SiC ग्रेफाइट बेस की सतह कोटिंग के लिए पसंदीदा सामग्री है।

वर्तमान में, सामान्य SiC मुख्य रूप से 3C, 4H और 6H प्रकार का होता है, और विभिन्न क्रिस्टल प्रकारों के SiC के उपयोग अलग-अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, 4H-SiC से उच्च-शक्ति वाले उपकरण बनाए जा सकते हैं; 6H-SiC सबसे स्थिर होता है और इससे फोटोइलेक्ट्रिक उपकरण बनाए जा सकते हैं; GaN के समान संरचना होने के कारण, 3C-SiC का उपयोग GaN एपिटैक्सियल परत बनाने और SiC-GaN RF उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है। 3C-SiC को आमतौर पर β-SiC के नाम से भी जाना जाता है, और β-SiC का एक महत्वपूर्ण उपयोग फिल्म और कोटिंग सामग्री के रूप में होता है, इसलिए β-SiC वर्तमान में कोटिंग के लिए मुख्य सामग्री है।