ಅರೆವಾಹಕ ಭಾಗಗಳು - SiC ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್

SiC ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (MOCVD) ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಲು ಮತ್ತು ಬಿಸಿಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. SiC ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ನ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ, ಉಷ್ಣ ಏಕರೂಪತೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವಸ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಗುಣಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು MOCVD ಉಪಕರಣಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.

ವೇಫರ್ ತಯಾರಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಸಾಧನಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸಲು ಕೆಲವು ವೇಫರ್ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ LED ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಸಾಧನಗಳು ಸಿಲಿಕಾನ್ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ GaA ಗಳ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರಗಳನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ; ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರೆಂಟ್ ಮತ್ತು ಇತರ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ SBD, MOSFET, ಇತ್ಯಾದಿ ಸಾಧನಗಳ ನಿರ್ಮಾಣಕ್ಕಾಗಿ ವಾಹಕ SiC ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ SiC ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವನ್ನು ಬೆಳೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ; ಸಂವಹನದಂತಹ RF ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ HEMT ಮತ್ತು ಇತರ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ನಿರ್ಮಿಸಲು GaN ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವನ್ನು ಅರೆ-ಇನ್ಸುಲೇಟೆಡ್ SiC ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು CVD ಉಪಕರಣಗಳಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗದು.

CVD ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ, ತಲಾಧಾರವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಲೋಹದ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಶೇಖರಣೆಗಾಗಿ ಬೇಸ್ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಅನಿಲ ಹರಿವು (ಸಮತಲ, ಲಂಬ), ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ, ಸ್ಥಿರೀಕರಣ, ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಚೆಲ್ಲುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಭಾವದ ಅಂಶಗಳ ಇತರ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬೇಸ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ, ಮತ್ತು ನಂತರ ಡಿಸ್ಕ್‌ನಲ್ಲಿ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಇರಿಸಿ, ಮತ್ತು ನಂತರ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಶೇಖರಣೆಗೆ CVD ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸುವುದು, ಇದು SiC ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್ (ಟ್ರೇ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ).

SiC ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (MOCVD) ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಲು ಮತ್ತು ಬಿಸಿಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. SiC ಲೇಪಿತ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ನ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ, ಉಷ್ಣ ಏಕರೂಪತೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವಸ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಗುಣಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು MOCVD ಉಪಕರಣಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.

ನೀಲಿ LED ಗಳಲ್ಲಿ GaN ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಲೋಹ-ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (MOCVD) ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. ಇದು ಸರಳ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ, ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು GaN ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. MOCVD ಉಪಕರಣಗಳ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿ, GaN ಫಿಲ್ಮ್ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಬಳಸುವ ಬೇರಿಂಗ್ ಬೇಸ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಪ್ರತಿರೋಧ, ಏಕರೂಪದ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಉತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆ, ಬಲವಾದ ಉಷ್ಣ ಆಘಾತ ಪ್ರತಿರೋಧ ಇತ್ಯಾದಿಗಳ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಸ್ತುವು ಮೇಲಿನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬಹುದು.

MOCVD ಉಪಕರಣಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್ ತಲಾಧಾರದ ವಾಹಕ ಮತ್ತು ತಾಪನ ಭಾಗವಾಗಿದೆ, ಇದು ಫಿಲ್ಮ್ ವಸ್ತುವಿನ ಏಕರೂಪತೆ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅದರ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಹಾಳೆಯ ತಯಾರಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ನೇರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಬಳಕೆಯ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಕೆಲಸದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬದಲಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ, ಅದನ್ನು ಧರಿಸುವುದು ತುಂಬಾ ಸುಲಭ, ಇದು ಉಪಭೋಗ್ಯ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಸೇರಿದೆ.

ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೂ, MOCVD ಉಪಕರಣಗಳ ಮೂಲ ಅಂಶವಾಗಿ ಇದು ಉತ್ತಮ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ನಾಶಕಾರಿ ಅನಿಲಗಳು ಮತ್ತು ಲೋಹೀಯ ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳ ಶೇಷದಿಂದಾಗಿ ಪುಡಿಯನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ನ ಸೇವಾ ಜೀವನವು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಬೀಳುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪುಡಿ ಚಿಪ್‌ಗೆ ಮಾಲಿನ್ಯವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಲೇಪನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವಿಕೆಯು ಮೇಲ್ಮೈ ಪುಡಿ ಸ್ಥಿರೀಕರಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಾಖ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಸಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಮುಖ್ಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. MOCVD ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್ ಪರಿಸರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಲೇಪನವು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬೇಕು:

(1) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್ ಅನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸುತ್ತಿಡಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್ ನಾಶಕಾರಿ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ತುಕ್ಕು ಹಿಡಿಯುವುದು ಸುಲಭ.

(2) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಬಲವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹಲವಾರು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರ ಲೇಪನವು ಸುಲಭವಾಗಿ ಉದುರಿಹೋಗುವುದಿಲ್ಲ.

(3) ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ನಾಶಕಾರಿ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಲೇಪನ ವೈಫಲ್ಯವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಇದು ಉತ್ತಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

SiC ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ, ಉಷ್ಣ ಆಘಾತ ನಿರೋಧಕತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು GaN ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, SiC ಯ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕವು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗಿಂತ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಬೇಸ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಲೇಪನಕ್ಕೆ SiC ಆದ್ಯತೆಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ.

ಪ್ರಸ್ತುತ, ಸಾಮಾನ್ಯ SiC ಮುಖ್ಯವಾಗಿ 3C, 4H ಮತ್ತು 6H ಪ್ರಕಾರವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಫಟಿಕ ಪ್ರಕಾರಗಳ SiC ಬಳಕೆಗಳು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, 4H-SiC ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದು; 6H-SiC ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದು; GaN ಗೆ ಹೋಲುವ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ, 3C-SiC ಅನ್ನು GaN ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಮತ್ತು SiC-GaN RF ಸಾಧನಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. 3C-SiC ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ β-SiC ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು β-SiC ಯ ಪ್ರಮುಖ ಬಳಕೆಯು ಫಿಲ್ಮ್ ಮತ್ತು ಲೇಪನ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ β-SiC ಪ್ರಸ್ತುತ ಲೇಪನಕ್ಕೆ ಮುಖ್ಯ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ.