अर्धचालक भाग – SiC लेपित ग्रेफाइट आधार

SiC लेपित ग्रेफाइट बेस का उपयोग आमतौर पर धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) उपकरणों में एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट को सहारा देने और गर्म करने के लिए किया जाता है। SiC लेपित ग्रेफाइट बेस की थर्मल स्थिरता, थर्मल एकरूपता और अन्य प्रदर्शन पैरामीटर एपिटैक्सियल सामग्री 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 सुविधाजनक बनाने के लिए कुछ वेफर सब्सट्रेट पर एपीटैक्सियल परतों का निर्माण किया जाता है। विशिष्ट एलईडी प्रकाश उत्सर्जक उपकरणों को सिलिकॉन सब्सट्रेट पर GaAs की एपीटैक्सियल परतों को तैयार करने की आवश्यकता होती है; उच्च वोल्टेज, उच्च धारा और अन्य बिजली अनुप्रयोगों के लिए SBD, MOSFET, आदि जैसे उपकरणों के निर्माण के लिए प्रवाहकीय SiC सब्सट्रेट पर SiC एपीटैक्सियल परत विकसित की जाती है; संचार जैसे RF अनुप्रयोगों के लिए HEMT और अन्य उपकरणों के निर्माण के लिए अर्ध-इन्सुलेटेड SiC सब्सट्रेट पर GaN एपीटैक्सियल परत का निर्माण किया जाता है। यह प्रक्रिया CVD उपकरणों से अविभाज्य है।

CVD उपकरण में, सब्सट्रेट को सीधे धातु पर नहीं रखा जा सकता है या केवल एपिटैक्सियल डिपोजिशन के लिए आधार पर नहीं रखा जा सकता है, क्योंकि इसमें गैस प्रवाह (क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर), तापमान, दबाव, निर्धारण, प्रदूषकों का बहाव और प्रभाव कारकों के अन्य पहलू शामिल होते हैं। इसलिए, आधार का उपयोग करना और फिर सब्सट्रेट को डिस्क पर रखना और फिर सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियल डिपोजिशन के लिए CVD तकनीक का उपयोग करना आवश्यक है, जो SiC लेपित ग्रेफाइट बेस (जिसे ट्रे के रूप में भी जाना जाता है) है।

SiC लेपित ग्रेफाइट बेस का उपयोग आमतौर पर धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) उपकरणों में एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट को सहारा देने और गर्म करने के लिए किया जाता है। SiC लेपित ग्रेफाइट बेस की थर्मल स्थिरता, थर्मल एकरूपता और अन्य प्रदर्शन पैरामीटर एपिटैक्सियल सामग्री विकास की गुणवत्ता में निर्णायक भूमिका निभाते हैं, इसलिए यह MOCVD उपकरणों का मुख्य घटक है।

धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) नीली एलईडी में GaN फिल्मों के एपिटैक्सियल विकास के लिए मुख्यधारा की तकनीक है। इसमें सरल संचालन, नियंत्रणीय विकास दर और GaN फिल्मों की उच्च शुद्धता के फायदे हैं। MOCVD उपकरण के प्रतिक्रिया कक्ष में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, GaN फिल्म एपिटैक्सियल विकास के लिए उपयोग किए जाने वाले असर आधार में उच्च तापमान प्रतिरोध, समान तापीय चालकता, अच्छी रासायनिक स्थिरता, मजबूत थर्मल शॉक प्रतिरोध आदि के फायदे होने चाहिए। ग्रेफाइट सामग्री उपरोक्त शर्तों को पूरा कर सकती है।

एमओसीवीडी उपकरण के मुख्य घटकों में से एक के रूप में, ग्रेफाइट बेस सब्सट्रेट का वाहक और हीटिंग बॉडी है, जो सीधे फिल्म सामग्री की एकरूपता और शुद्धता निर्धारित करता है, इसलिए इसकी गुणवत्ता सीधे एपिटैक्सियल शीट की तैयारी को प्रभावित करती है, और साथ ही, उपयोग की संख्या में वृद्धि और कामकाजी परिस्थितियों में परिवर्तन के साथ, उपभोग्य सामग्रियों से संबंधित, पहनना बहुत आसान है।

यद्यपि ग्रेफाइट में उत्कृष्ट तापीय चालकता और स्थिरता है, यह MOCVD उपकरणों के आधार घटक के रूप में एक अच्छा लाभ है, लेकिन उत्पादन प्रक्रिया में, संक्षारक गैसों और धातु कार्बनिक पदार्थों के अवशेषों के कारण ग्रेफाइट पाउडर को खराब कर देगा, और ग्रेफाइट बेस का सेवा जीवन बहुत कम हो जाएगा। साथ ही, गिरने वाले ग्रेफाइट पाउडर से चिप को प्रदूषण होगा।

कोटिंग तकनीक के उद्भव से सतह पाउडर निर्धारण, थर्मल चालकता में वृद्धि और गर्मी वितरण को बराबर किया जा सकता है, जो इस समस्या को हल करने के लिए मुख्य तकनीक बन गई है। MOCVD उपकरण उपयोग वातावरण में ग्रेफाइट बेस, ग्रेफाइट बेस सतह कोटिंग निम्नलिखित विशेषताओं को पूरा करना चाहिए:

(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 जाएगा।

(2) ग्रेफाइट बेस के साथ संयोजन शक्ति उच्च है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि कई उच्च तापमान और निम्न तापमान चक्रों के बाद कोटिंग गिरना आसान नहीं है।

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

SiC में संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापीय चालकता, तापीय आघात प्रतिरोध और उच्च रासायनिक स्थिरता के फायदे 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, आम SiC मुख्य रूप से 3C, 4H और 6H प्रकार के होते हैं, और विभिन्न क्रिस्टल प्रकारों के SiC उपयोग अलग-अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, 4H-SiC उच्च-शक्ति वाले उपकरणों का निर्माण कर सकता है; 6H-SiC सबसे स्थिर है और फोटोइलेक्ट्रिक उपकरणों का निर्माण कर सकता है; GaN के समान संरचना के कारण, 3C-SiC का उपयोग GaN एपिटैक्सियल परत का उत्पादन करने और SiC-GaN RF उपकरणों के निर्माण के लिए किया जा सकता है। 3C-SiC को आमतौर पर β-SiC के रूप में भी जाना जाता है, और β-SiC का एक महत्वपूर्ण उपयोग फिल्म और कोटिंग सामग्री के रूप में है, इसलिए β-SiC वर्तमान में कोटिंग के लिए मुख्य सामग्री है।