സെമികണ്ടക്ടർ ഭാഗങ്ങൾ - SiC കോട്ടിംഗ് ഉള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ്

ലോഹ-ഓർഗാനിക് കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (MOCVD) ഉപകരണങ്ങളിൽ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനും ചൂടാക്കുന്നതിനും SiC കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസുകൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. SiC കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസിന്റെ താപ സ്ഥിരത, താപ ഏകീകൃതത, മറ്റ് പ്രകടന പാരാമീറ്ററുകൾ എന്നിവ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ മെറ്റീരിയൽ വളർച്ചയുടെ ഗുണനിലവാരത്തിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇത് MOCVD ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രധാന ഘടകമാണ്.

വേഫർ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ, ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണം സുഗമമാക്കുന്നതിനായി ചില വേഫർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ പാളികൾ കൂടുതൽ നിർമ്മിക്കുന്നു. സാധാരണ LED പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ സിലിക്കൺ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ GaA-കളുടെ എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ പാളികൾ തയ്യാറാക്കേണ്ടതുണ്ട്; ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ്, ഉയർന്ന കറന്റ്, മറ്റ് പവർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി SBD, MOSFET തുടങ്ങിയ ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിനായി SiC എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ പാളി ചാലക SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ വളർത്തുന്നു; ആശയവിനിമയം പോലുള്ള RF ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി HEMT, മറ്റ് ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവ കൂടുതൽ നിർമ്മിക്കുന്നതിനായി സെമി-ഇൻസുലേറ്റഡ് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലാണ് GaN എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ പാളി നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഈ പ്രക്രിയ CVD ഉപകരണങ്ങളിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കാനാവാത്തതാണ്.

സിവിഡി ഉപകരണങ്ങളിൽ, വാതക പ്രവാഹം (തിരശ്ചീന, ലംബ), താപനില, മർദ്ദം, ഫിക്സേഷൻ, മലിനീകരണ വസ്തുക്കളുടെ ചൊരിയൽ, സ്വാധീന ഘടകങ്ങളുടെ മറ്റ് വശങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നതിനാൽ, സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് നേരിട്ട് ലോഹത്തിൽ സ്ഥാപിക്കാനോ എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ നിക്ഷേപത്തിനായി ഒരു ബേസിൽ സ്ഥാപിക്കാനോ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, ഒരു ബേസ് ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, തുടർന്ന് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഡിസ്കിൽ സ്ഥാപിക്കുക, തുടർന്ന് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ എപ്പിറ്റാക്‌സിയൽ നിക്ഷേപം നടത്തുന്നതിന് സിവിഡി സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുക, അത് SiC പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ് (ട്രേ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു).

ലോഹ-ഓർഗാനിക് കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (MOCVD) ഉപകരണങ്ങളിൽ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനും ചൂടാക്കുന്നതിനും SiC കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസുകൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. SiC കോട്ടഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസിന്റെ താപ സ്ഥിരത, താപ ഏകീകൃതത, മറ്റ് പ്രകടന പാരാമീറ്ററുകൾ എന്നിവ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ മെറ്റീരിയൽ വളർച്ചയുടെ ഗുണനിലവാരത്തിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇത് MOCVD ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രധാന ഘടകമാണ്.

നീല എൽഇഡിയിൽ GaN ഫിലിമുകളുടെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്കുള്ള മുഖ്യധാരാ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ് ലോഹ-ഓർഗാനിക് കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (MOCVD). ലളിതമായ പ്രവർത്തനം, നിയന്ത്രിക്കാവുന്ന വളർച്ചാ നിരക്ക്, GaN ഫിലിമുകളുടെ ഉയർന്ന പരിശുദ്ധി എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങൾ ഇതിനുണ്ട്. MOCVD ഉപകരണങ്ങളുടെ റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിലെ ഒരു പ്രധാന ഘടകമെന്ന നിലയിൽ, GaN ഫിലിം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്ന ബെയറിംഗ് ബേസിന് ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം, ഏകീകൃത താപ ചാലകത, നല്ല രാസ സ്ഥിരത, ശക്തമായ താപ ഷോക്ക് പ്രതിരോധം തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഗ്രാഫൈറ്റ് മെറ്റീരിയലിന് മുകളിൽ പറഞ്ഞ വ്യവസ്ഥകൾ പാലിക്കാൻ കഴിയും.

MOCVD ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്നായ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ്, ഫിലിം മെറ്റീരിയലിന്റെ ഏകീകൃതതയും പരിശുദ്ധിയും നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കുന്ന അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ കാരിയർ, ഹീറ്റിംഗ് ബോഡി എന്നിവയാണ്. അതിനാൽ അതിന്റെ ഗുണനിലവാരം എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഷീറ്റിന്റെ തയ്യാറെടുപ്പിനെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു. അതേ സമയം, ഉപയോഗങ്ങളുടെ എണ്ണം കൂടുകയും ജോലി സാഹചര്യങ്ങൾ മാറുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഉപഭോഗവസ്തുക്കളുടേതായ ഇത് ധരിക്കാൻ വളരെ എളുപ്പമാണ്.

ഗ്രാഫൈറ്റിന് മികച്ച താപ ചാലകതയും സ്ഥിരതയും ഉണ്ടെങ്കിലും, MOCVD ഉപകരണങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാന ഘടകമെന്ന നിലയിൽ ഇതിന് നല്ല നേട്ടമുണ്ട്, എന്നാൽ ഉൽപാദന പ്രക്രിയയിൽ, ഗ്രാഫൈറ്റ് പൊടിയെ നശിപ്പിക്കുന്ന വാതകങ്ങളുടെയും ലോഹ ജൈവവസ്തുക്കളുടെയും അവശിഷ്ടങ്ങൾ കാരണം നശിപ്പിക്കും, കൂടാതെ ഗ്രാഫൈറ്റ് അടിത്തറയുടെ സേവനജീവിതം വളരെയധികം കുറയും. അതേ സമയം, വീഴുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് പൊടി ചിപ്പിന് മലിനീകരണം ഉണ്ടാക്കും.

കോട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ആവിർഭാവത്തിന് ഉപരിതല പൊടി ഫിക്സേഷൻ നൽകാനും, താപ ചാലകത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും, താപ വിതരണം തുല്യമാക്കാനും കഴിയും, ഇത് ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. MOCVD ഉപകരണങ്ങളിലെ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ് പരിസ്ഥിതി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ് ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് ഇനിപ്പറയുന്ന സവിശേഷതകൾ പാലിക്കണം:

(1) ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ് പൂർണ്ണമായും പൊതിയാൻ കഴിയും, സാന്ദ്രത നല്ലതാണ്, അല്ലാത്തപക്ഷം ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസ് നശിപ്പിക്കുന്ന വാതകത്തിൽ എളുപ്പത്തിൽ തുരുമ്പെടുക്കും.

(2) ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസുമായുള്ള കോമ്പിനേഷൻ ശക്തി ഉയർന്നതാണ്, അതിനാൽ ഉയർന്ന താപനിലയിലും താഴ്ന്ന താപനിലയിലും നിരവധി ചക്രങ്ങൾക്ക് ശേഷം കോട്ടിംഗ് എളുപ്പത്തിൽ വീഴുന്നത് തടയുന്നു.

(3) ഉയർന്ന താപനിലയിലും നാശകരമായ അന്തരീക്ഷത്തിലും കോട്ടിംഗ് തകരാർ ഒഴിവാക്കാൻ ഇതിന് നല്ല രാസ സ്ഥിരതയുണ്ട്.

SiC ക്ക് നാശന പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന താപ ചാലകത, താപ ആഘാത പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന രാസ സ്ഥിരത എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ GaN എപ്പിറ്റാക്സിയൽ അന്തരീക്ഷത്തിൽ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കാനും കഴിയും. കൂടാതെ, SiC യുടെ താപ വികാസ ഗുണകം ഗ്രാഫൈറ്റിൽ നിന്ന് വളരെ കുറച്ച് വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ബേസിന്റെ ഉപരിതല കോട്ടിംഗിന് SiC ആണ് ഏറ്റവും ഇഷ്ടപ്പെട്ട മെറ്റീരിയൽ.

നിലവിൽ, സാധാരണ SiC പ്രധാനമായും 3C, 4H, 6H തരം എന്നിവയാണ്, കൂടാതെ വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റൽ തരങ്ങളുടെ SiC ഉപയോഗങ്ങളും വ്യത്യസ്തമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, 4H-SiC ന് ഉയർന്ന പവർ ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും; 6H-SiC ആണ് ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ളതും ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുന്നതുമാണ്; GaN-ന് സമാനമായ ഘടന കാരണം, 3C-SiC ഉപയോഗിച്ച് GaN എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി നിർമ്മിക്കാനും SiC-GaN RF ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാനും കഴിയും. 3C-SiC സാധാരണയായി β-SiC എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ β-SiC യുടെ ഒരു പ്രധാന ഉപയോഗം ഒരു ഫിലിം, കോട്ടിംഗ് മെറ്റീരിയൽ എന്നിവയാണ്, അതിനാൽ β-SiC നിലവിൽ കോട്ടിംഗിനുള്ള പ്രധാന മെറ്റീരിയലാണ്.